β电离室的前置放大数字化在纸张定量测量中的应用.pdf

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1、仪器仪表与检测技术“自动化技术与应用》2010年第29卷第3期InstrumentationandMeasurment13电离室的前置放大数字化在纸张定量测量中的应用李岩，侯跃新，肖丹，李钢，周东亮(黑龙江省科学院技术物理研究所，黑龙江哈尔滨150080)摘要：介绍了以单片机ATmega8为核心的纸张定量测最系统。系统利f_丹电流积分型前放芯片DDC1l2进行A／D转换，实现弱小模拟信号的数字化，达到提高系统测量精度、增强测量系统的稳定性和抗干扰性的目的。关键字：DDC112；纸张定量；弱电流；ATm

2、ega8中图分类：TP274文献标识百j5：I3文章编号：10037241(2010)03—007103Pre-—AmplifierandDigitizationof13-—RayIonizationChamberApplicationinMeasuringBasisWeightofPaperLIYan，HOUYue-xin，XIAODan，LIGang，ZHOUDong-liang(InstituteofTechnicalPhysics，HeilongjiangAcademyofSciences，H

3、arbin150080China)Abstract：ThisarticleintroducesalAtmega8microprocessor—basedon—lineautomaticsystemformeasuringweightofpaper．TheSystemofA／DconverterisappliedbyDDC112．Itisdesignedforimprovinganti—interfereabilityandincreasingstabilityandreliabilityofmeasu

4、ringsystem．Keywords：DDCl12：basisweightofpaper；low—levelcurrent；ATmega81引言2纸张定量测量系统定量⋯俗称克重，是指单位面积纸张的重量，一般以纸张定量测量系统主要由传感器探头部分(电离室每平方米多少克来表示。定量是纸最基本的一项物理及放射源)、高压模块、源闸控制部分、信号调理单元指标，它的高低及其均一性，影响着纸张所有的物理、和CPU主控单元组成。系统框图如图1所示。机械、光学和印刷性能。因此，定量自动检测控制系统在当前的造纸生产线上

5、已被广泛采用。随着科学技术的进步，定量的检测目前以同位素测电薯囊量为主，定量的检测信号属于微弱电流信号，需要经过峨维放大处理后才可以被使用。因此，对与微弱信号的放大旗肿津处理，是整个测量系统的核心所在，关系到系统测量精度、稳定性等方面。目前，国外基于同位素法的纸张定量测量仪精度都在±0．5％左右，而国内相关产品则由图1纸张定量系统框图于器件的稳定性等原因略低于此。在纸张定量测量中所用放射源通常为为氪元素的同位素。Kr(该源为p气体源)，能量在150mCi～300mCi之间，电离室即为p电离室，它是将D

6、射线能量转换成收稿El期：2009—11—25电信号的装置。p电离室是一种充有氮气、氦气等多《自动化技术与应用》2010年第29卷第3期仪器仪表与检测技术lnstrumentationandMeasurment种惰性气体的圆柱形密闭容器，容器内装有电极，测量宽专用于弱小电流测量的20位A／D转换芯片。对光传时电极与容器壁之间加有一600V高压，形成电场。当p感器等弱电流输出设备可直接连接进行测量。每一路射线穿过电离室时，探测器中的气体被射线电离，电离输人通道为了实现对电荷的连续积分，都设计为由两个后的

7、离子和电子在电场的作用下分别向正负两极移动独立的积分电路组成，在积分和数字化两个状态交替工形成电流，其微弱的电流大约为10_。一10-9A。将D电作。另外，还有内部可编程的全范围输入，允许外接电离室输出的信号进行放大，传于上行计算机进行处理，容是输入范围扩展到l000pc[3]。即可显示纸张定量的纵向和横向曲线，便于生产的实时调整，也可将该信号引入DCS控制系统实施闭环控制。其中，CPU控制单元和信号调理单元是系统设计和加工的主要部分。在以往的测量系统中，信号调理单元主要采用跨阻放大器方法对弱信号进行

8、测量【2]。高阻放大法具有实时性强的特点，适合测量连续变化的信号，但要求放大器的输入阻抗极高，反馈电阻极大导致响应时间较长，抗干扰能力差。且因高值电阻的稳定性、一致性较差，降低了系统的测量精度和信噪比。图2DDC112结构框图lilll一腿3DDC112简介该芯片采用电源供电，内部A／D转换器为差分输DDC112是TI公司生产的双输入、动态测量范围人。积分电容器在每个积分周期开始时被复位，之后电图3信号调理电路图仪器仪表与检测技术《自动化技术与应用》20