专利名称：一种中子产额检测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤质分析领域，尤其涉及一种中子产额检测方法及系统。
背景技术：
脉冲中子煤质在线分析是煤质分析过程中较为常用的分析方法。该方法使用中子轰击煤流，中子碰撞到煤流中的核素就会发生反应，释放出各种能量的伽玛射线。因为被中子轰击到的核素不同，释放出的伽玛射线能量也会有差异。通过这些能量的差异判断出煤流中到底存在哪些核素，然后获知煤流中各核素所占的含量。进而获知煤炭的相关指标。中子发生器是该设备的中子源，它的中子产额具有可控性，能按照需要通过调节输入到中子发生器的电压控制中子的产额，不通电时就不会产生中子。只要能检测中子发生器的中子产额作为反馈，再通过调节中子发生器的电压就能起到控制中子产额的目的。所以需要一种检测中子管产额的变化方法。目前在脉冲中子煤质在线分析设备中检测中子产额使用的是中子探测器。中子探测器在市面上都有成品出售。使用的比较多的有3He正比计数管，它是一种气体电离性计数管，用来探测热中子和超热中子。现有技术将探测器被布置在中子发生器的下方它们外围都被中子慢化层所包围，并且二者之间也用中子慢化物隔开，其具体安装结构如图1所示，包括中子发生器11、中子探测器12、探测器13、周围物体14，其中周围物体包括屏蔽体 141、中子反射层142、快、热中子调节层143、中子屏蔽层144、煤样145和中子慢化层146。但是，3He探测器的价格昂贵，使用其作为检测中子发生器产额的方法成本较高， 而且，3He探测器的探测效率较低，探测稳定性差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种中子产额检测方法及系统，以解决现有技术中采用中子探测器造成的成本高，效率低，稳定性能差的问题。其具体方案如下一种中子产额检测方法，包括接收中子发生器在预设电压下发生的中子轰击周围物体产生的特征伽马射线，所述周围物体中至少包括反馈物，并将其转换为电脉冲信号；将所述电脉冲信号进行模数转换，并存储转换后的数据；按照预设时间间隔，读取所述存储的转换后的数据，并依据所述反馈物的特征伽马射线能量分析出所述中子轰击所述反馈物产生的特征伽马射线计数；利用中子产额与所述反馈物的特征伽马计数的关系获得中子产额。优选的，还包括调节所述中子发生器的电压以调节所述中子产额。优选的，所述反馈物包括铅、铜或镉中的任意一种。优选的，所述将接收的伽马射线转换为电脉冲信号步骤后，将所述电脉冲信号进行模数转换的步骤前还包括将所述电脉冲信号进行放大。
优选的，所述利用中子产额与所述反馈物的伽马计数的关系获得中子产额的步骤包括计算所述预设时间间隔At内的反馈物特征伽马计数增量ΔΥ的比值，获得所述反馈物的伽马计数率；利用所述反馈物的伽马计数率和中子产出率与反馈物伽马计数率的关系函数y = bv+e，其中y为中子产出率，b为比例系数，ε为误差，获得所述中子产出率；依据所述中子产出率获得所述中子产额。优选的，所述预设电压为中子发生器上次关机前的电压。一种中子产额检测系统，包括中子发生器，用于在预设电压下发生中子；周围物体，用于接收所述中子发生器发生的中子的轰击，产生伽马射线，所述周围物体中至少包括反馈物；伽马射线探测器，用于检测所述中子轰击所述周围物体发出的特征伽马射线，并将其转换成电脉冲信号；通过数据线与所述伽马射线探测器相连的多道分析器，用于将所述电脉冲信号进行模数转换，并存储转换后的数据；通过数据接口与所述多道分析器相连的处理器，用于按照预设时间间隔，读取所述存储的转换后的数据，依据所述反馈物的特征伽马射线能量分析出所述中子轰击所述反馈物产生的特征伽马射线计数，并利用中子产额与所述反馈物的特征伽马计数的关系获得中子产额。优选的，还包括通过接口与所述伽马探测器相连，通过数据线与所述多道分析器相连的放大器，用于将所述电脉冲信号进行放大后传输至所述多道分析器。如上述方案所述，本发明公开的中子产额检测方法，通过检测反馈物被中子轰击后产生的特征伽马射线强度检测中子产额，无需增加新的设备仪器，方法简单，易于实现， 整个检测过程中无需使用中子探测器，降低了设备的成本。并且提高了反应效果以及分析结果的稳定性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中中子探测器的安装结构示意图；图2为本发明实施例公开的中子产额检测方法的流程图；图3为本发明实施例公开的中子产额检测系统的安装结构示意图；图4为本发明实施例公开的中子产额检测系统的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。由于中子与物质中的各种元素的原子核作用，使原子核处于激发状态，这些激发态的寿命很短，即刻发射出特征伽玛射线。不同元素的原子核发出不同能量的特征伽玛射线，特征伽玛射线的强度与物质中该种元素的原子核的含量成正比，且与和物质反应的中子数成正比。也就是说中子产额相同的情况下，不改变反应物质的位置，只改变反应物质的数量，则反应物质的数量越多，中子与该物质反应产生的特征伽玛射线也就越多；如果在不改变反应物位置，且不改变反应物质数量的前提下，只改变中子的产额，那么中子产额越高，中子与反应物质进行反应产生的特征伽玛射线强度也就越高。由此可以看出当反应物质元素含量一定的情况下，特征伽玛射线的强度就与中子产额息息相关，也就是说中子产额与伽玛射线强度存在正比关系。即在不改变反应物位置，且不改变反应物数量的前提下， 开启中子发生器，如果检测到的特征伽玛射线越多，则证明中子产额越高，检测到的特征伽玛射线越少，则证明中子产额越低。可以运用中子与特征伽玛射线关系特性来对中子管的中子产额进行检测，即通过测定某一特定反应物的特征伽玛射线强度来检测中子产额。要实现这种方法必须要考虑到以下几点(a)该物质需具有一定的质量且质量形状要稳定 (b)该物质与中子发生器与伽玛探测器的位置要固定。(c)该物质周围的其他物质位置形状也要相对稳定(d)煤流对其干扰不大。综上几点要求所述，可使用煤流中没有的物质作为中子产额反馈物，通过检测该反馈物的特征伽马射线强度来检测中子产额。具体的反馈物可以为铅、镉、铜等煤流中含量很少或不计入检测结果，并且反应截面比较大的物质。本发明公开了一种中子产额检测方法，其具体实施过程如图2所示，包括步骤S21、接收中子发生器在预设电压下发生的中子轰击周围物体产生的特征伽马射线，周围物体中至少包括反馈物，并将其转换为电脉冲信号；本步骤开始时需要将中子发生器的电压调节到预设值，例如调节到上次关机前的电压值，因为在电压相同的情况下，中子产额不会发生很大的偏差。把电压调整到上次检测结束时的数值，中子产额就能在开机时就基本接近需要的量，从而减少开机时调节的次数， 缩短预备时间，使中子发生器更快的进入到正常工作状态。这时中子发生器就会进入到工作状态产生中子。由于中子向四面八方密集发射， 轰击周围物体，周围物体包括设备本身的慢化材料、反射材料、屏蔽材料，反馈物和需要检测的煤流，对中子反应起到慢化、屏蔽和反射的作用，此时会有一部分轰击到用于检测中子产额的反馈物上。本实施例中的反馈物为铅，因为在现有技术中，铅因为其良好的射线屏蔽和慢化效果，而被作为中子慢化层，屏蔽体，快、热中子调节层的重要成分而大量存在，因此不会引入新的物质的伽马射线，保证了检测过程的准确性。这时通过伽玛射线探测器接收到中子轰击周围物体产生的伽玛射线，其中包括铅被中子撞击后产生出的特定能量的特征伽玛射线。步骤S22、将电脉冲信号进行模数转换，并存储转换后的数据；通过多道分析器对电脉冲信号进行模数转换，并将转换后的数据存储在自身的内存中，转换后的数据为特征伽马射线计数。步骤S23、按照预设时间间隔，读取存储的转换后的数据，并依据反馈物的特征伽马射线能量分析出中子轰击所述反馈物产生的特征伽马射线计数；处理器每隔预设时间间隔，读取多道分析器内存储的伽马射线计数，并依据铅的特征伽马射线能量，从读取的计数中分析出对应于中子轰击铅产生的特征伽马射线计数。步骤S24、利用中子产额与反馈物的特征伽马计数的关系获得中子产额。本步骤中，具体的过程为首先，计算所述预设时间间隔内At的反馈物伽马计数增量ΔΥ的比值，获得所述
AY
反馈物的伽马计数率v，BPv = -;
At然后将伽马计数率ν带入到中子产出率与反馈物伽马计数率的关系函数y = by+ε，其中y为中子产出率，b为比例系数，ε为误差，获得所述中子产出率；最后根据中子产出率计算出中子产额。其具体的过程可以按照现有技术中利用中子探测器检测到的中子产出率与中子产额的换算方法，进行计算。本发明中，为了能够真实反应中子管的中子产出率，减少测量时的误差，在设备出厂前，可使用最小二乘法来对数据进行处理，具体做法是调节中子管产额，取η次不同中子产额下的中子产额以及铅特征峰计数，则第i次(1 < i < η)得到的中子产额测量值记作Yi，铅特征峰计数为Vi。通过最小二乘法可得
权利要求
1.一种中子产额检测方法，其特征在于，包括接收中子发生器在预设电压下发生的中子轰击周围物体产生的特征伽马射线，所述周围物体中至少包括反馈物，并将其转换为电脉冲信号；将所述电脉冲信号进行模数转换，并存储转换后的数据；按照预设时间间隔，读取所述存储的转换后的数据，并依据所述反馈物的特征伽马射线能量分析出所述中子轰击所述反馈物产生的特征伽马射线计数；利用中子产额与所述反馈物的特征伽马计数的关系获得中子产额。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括调节所述中子发生器的电压以调节所述中子产额。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述反馈物包括铅、铜或镉中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将接收的伽马射线转换为电脉冲信号步骤后，将所述电脉冲信号进行模数转换的步骤前还包括将所述电脉冲信号进行放大。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用中子产额与所述反馈物的伽马计数的关系获得中子产额的步骤包括计算所述预设时间间隔At内的反馈物特征伽马计数增量ΔΥ的比值，获得所述反馈物的伽马计数率；利用所述反馈物的伽马计数率和中子产出率与反馈物伽马计数率的关系函数y = bv+ε，其中y为中子产出率，b为比例系数，ε为误差，获得所述中子产出率；依据所述中子产出率获得所述中子产额。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设电压为中子发生器上次关机前的电压。
7.—种中子产额检测系统，其特征在于，包括中子发生器，用于在预设电压下发生中子；周围物体，用于接收所述中子发生器发生的中子的轰击，产生伽马射线，所述周围物体中至少包括反馈物；伽马射线探测器，用于检测所述中子轰击所述周围物体发出的特征伽马射线，并将其转换成电脉冲信号；通过数据线与所述伽马射线探测器相连的多道分析器，用于将所述电脉冲信号进行模数转换，并存储转换后的数据；通过数据接口与所述多道分析器相连的处理器，用于按照预设时间间隔，读取所述存储的转换后的数据，依据所述反馈物的特征伽马射线能量分析出所述中子轰击所述反馈物产生的特征伽马射线计数，并利用中子产额与所述反馈物的特征伽马计数的关系获得中子产额。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括通过接口与所述伽马探测器相连，通过数据线与所述多道分析器相连的放大器，用于将所述电脉冲信号进行放大后传输至所述多道分析器。
全文摘要
本发明公开了一种中子产额检测方法及系统，该方法包括接收中子发生器在预设电压下发生的中子轰击周围物体产生的特征伽马射线，周围物体中至少包括反馈物，并将其转换为电脉冲信号；将电脉冲信号进行模数转换，并存储转换后的数据；按照预设时间间隔，读取存储的转换后的数据，并依据反馈物的特征伽马射线能量分析出中子轰击反馈物产生的特征伽马射线计数；利用中子产额与反馈物的特征伽马计数的关系获得中子产额。本发明公开的中子产额检测方法，通过检测反馈物的特征伽马射线强度检测中子产额，无需增加新的设备仪器，方法简单，易于实现，整个检测过程中无需使用中子探测器，降低了设备的成本，提高了反应效果以及分析结果的稳定性。
文档编号G01T1/17GK102162857SQ201110004599
公开日2011年8月24日 申请日期2011年1月11日 优先权日2011年1月11日
发明者罗建文, 邓智宏 申请人:长沙开元仪器股份有限公司