[科普中国]-γ射线密度计

基本原理

由放射源产生的伽马射线穿过管道中的被测介质，其中一部分射线被介质散射吸收，剩余部分射线被安装在管道另一边的探测器所接收，介质吸收了多少射线，与被测介质的密度成指数吸收规律。

整机组成以原化工部自动化研究所(现为天华化工机械及自动化研究设计院)生产的HZ一5300系列微机型γ射线密度计为例，其基本组成如图20—15所示。

该仪器的检测系统采用137Cs放射源、闪烁探测器，其信号转换器称为主机。主机采用微处理器电路，包括中央处理器、输入通道、输出通道、内存和随机存储器、键盘及电源等部分。主要功能是对密度信号进行放大、运算处理和电流输出，对探测器提供稳定的电压，对仪器进行故障诊断、报警并提示故障排除方法，还可进行简单化的标定。

安装γ射线密度计的安装方式有多种，如图20-16所示。采取何种安装方式根据被测介质和现场设备的具体情况而定，图20-16(a)是典型的安装方式，放射源和探测器分别安装在被测管道的两侧，被测介质由下向上流动。安装时，应保证放射源出射孔和探测器入射窗口之间的准直对中，放射源和探测器的安装必须紧固，避免产生振动。2

校准γ射线密度计的校准方法有实物校准和模拟校准两种。

实物校准就是用真实的工艺物料对仪表进行校准的方法，实物校准的准确度和可信度高，是推荐的校准方法，但比较麻烦。实物校准方法和步骤如下。

a．零点校准在被测管道中注满水，根据该水在当时温度下的密度调校仪表的零点。由于被测物料的密度可能小于或大于1g/cm³，所以用水校准应称为基准点校准。

b．量程校准 由于7射线密度测量的严重非线性，量程校准点至少应选3点以上(有时甚至多达10点)。量程校准必须在工况稳定、物料参数长时间稳定不变的情况下进行，每个校准点重复取样三次，用手工分析法测定样品的密度值，然后取其平均值调校仪表的示值。

模拟校准模拟校准是用模拟校准板代替工艺物料对仪表进行校准的方法，模拟校准简单方便，但受各种条件的限制，准确度难以保证，只能用在对测量准确度要求不太高(如密度变化趋势监视等)的场合。

模拟校准是在被测管道充满零点标样或工艺物料参数长时间稳定不变的前提下，将厚度不同的模拟校准板逐一插入探测器的孔槽板中，待仪表示值稳定后分别进行校准。每次量程调校完毕后，应再校对一次零点。

特点和应用γ射线密度计的测量是非接触式的，不受被测介质的化学性质和温度、压力、黏度等物理性质的影响。安装时无需在被测设备上开孔、打眼或进行改造，只需用夹具固定在管道两侧即可，安装十分方便。由于测量探头不与被测介质接触，投入使用以后，基本不需要维护。

它特别适用于高温、高压、强腐蚀、高黏度、剧毒、深冷、含大量悬浮颗粒的液体密度测量，而在这些恶劣条件下，常规测量仪表是难以胜任的。

γ射线密度计广泛用于石油、化工、冶金、煤炭、建材、轻工等行业。可对密闭管道或容器内的工业物料，如钻井固井用泥浆、压裂浆、砂浆，选矿厂或洗煤厂用浮选液，石油化工产品如各种油脂、醇类等以及酸、碱、盐等溶液的密度进行在线测量。还可作为浓度计使用，测定溶液的浓度或混合液的配比；作为界面计使用，检测两相分层介质的界面；与流量计配套作为质量流量计等。