关于β射线粉尘检测技术的研究

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1、《安全检测技术》课程设计关于β射线粉尘检测技术的研究卜志勇安徽建筑工业学院土木工程学院09安全一班（09201040120）摘要：本文通过对我国粉尘危害的现状作了简单的介绍，并阐述β射线粉尘检测技术方法的原理、测试系统、应用范围、注意事项等，相对应提出了粉尘危害的解决措施，减少粉尘危害的发生。关键词：粉尘检测技术测试系统粉尘危害防范措施前言粉尘是指悬浮在空气中的同体微粒，是保持地球温度的主要因素之一，大气中过多或过少的粉尘都将对环境产生灾难性的影响。但在生活和工作中，生产性粉尘是人类健康的天敌，是诱发多种疾病的主要原因之一，特别是煤矿粉尘，一方面严重危害工人的身体健康，致使工人患尘

2、肺病；另一方面粉尘浓度过高还潜伏着爆炸的危险。每年因为粉尘灾害而造成的人员伤亡数量极大，也给国家造成了巨大的经济损失。目前，国家环保部和煤矿安全监察局对粉尘危害非常重视，对作业场所的粉尘排放浓度制订了相关标准，严格控制粉尘浓度，以减少粉尘危害。因此，及时有效地对作业场所的粉尘浓度进行检测，能更好地掌握粉尘浓度状况，进行有效的除尘和降尘，对确保人身安全和提高环境质量发挥着极其重要的作用[1]。一.β射线粉尘检测技术方法的原理滤膜采样的直接称重法是测尘的基本方法。但该法满足不了自动、连续无人操作以及数据的自动记录和传输的需要。为此，研制了以β射线收为工作原理的大气粉尘自动测定仪,它能自

3、动连续地监测大气中的总尘质量浓度和工作岗位上的总粉尘质量浓度或呼吸性粉尘浓度。其结果可动态显示、可打印、可复读、可进行故障检测报警等。一个强度恒定的β源发出的β射线通过介质时,β粒子与介质中的电子相互碰撞损失能量而被吸收。在低能条件下,吸收程度取决于介质的质量,与粉尘粒子的粒度、成分、颜色及分散状态等等无关[2]。β射线先后穿过清洁滤纸(未采集尘样)和已采有尘样滤纸(同一滤纸)，根据2次β射线被吸收量的差异来求取环境中粉尘浓度C。C=㏑(1)式中C—空气中粉尘浓度,mg/m3;A—采样面积,cm2;-7-《安全检测技术》课程设计L—吸收系数,cm2/mg;V—采样体积,m3;N0—

4、采样前的β计数(表征β射线被吸收量);N—采样后的β计数(表征β射线被吸收量，且与N0计数时间相等)。β射线测尘仪的工作原理基于公式(1)。应用β射线吸收技术来测量大气中粉尘的质量浓度，其测量结果可与经典的标准方法—称重法等效；它可以减少样品的处理时间和受污染的机会，不会带来人为误差且无误差积累，不需要经常校准和调零,能实现自动连续监测,监测过的样品可以保留，因而得到了比较广泛的应用。二.β射线粉尘检测技术方法的测试系统在不同的技术领域里,测试内容、要求、条件和自动测试系统各不相同，但都是利用计算机代替人的测试活动。一般自动测试系统包括控制器、激励源、测量仪表(或传感器)、开关系统

5、、人机接口和被测单元－机器接口等部分。而β射线粉尘检测仪的测试系统由仪器采用AT89C51单片机控制,由采样单元、控制单元和放射源3个部分组成。仪器结构框图如图1所示：图一Β射线粉尘检测仪系统的结构β源采用一般14C，β射线由G-M计数器(探测器)探测，用滤膜夹将待测滤膜置于放射源与计数器之间进行测量。所得脉冲信号经过放大成形后，经单道脉冲幅度分析器分析，选择对应8射线幅度的电压脉冲信号转变为数字脉冲信号-7-《安全检测技术》课程设计[3]。数字脉冲信号的计数由单片机(微处理器)系统实现。该系统对数据进行处理、显示，并通过其键盘和LCD／LED显示器实现人机对话，满足参数设置与粉尘

6、浓度测量结果输出，即滤膜重量(mg)及粉尘浓度测量数据，可以自动显示在单片机(微处理器)系统的液晶或发光二极管显示器上。β射线粉尘测量仪系统的工作流程，可分为三个具体步骤：(1)首先，透过空白滤纸样品介质的β射线，由G—M探测器探测。经过脉冲信号放大成形与单道脉冲幅度分析器后，由单片机(微处理器)系统分析处理，并记录透过空白滤纸样品介质β射线的强度。(2)在空白滤纸样品测量过程的同时，由单片机(微处理器)系统控制的抽气泵系统，以恒定流量通过采气气路抽入一定量的被采样空气，其气体中颗粒不断吸附在被测滤纸样品面上，其吸附量与控制采样抽气时间有关。(3)经过一定的采样抽气时间后，对吸附气

7、体颗粒(粉尘)的被测滤纸样品的探测、处理，与透过空白滤纸样品介质β射线强度的测量过程相同。β射线粉尘测量仪通过以上过程达到空气中粉尘浓度测量目的，是基于β射线吸收法的基本原理。三.β射线粉尘检测技术方法的应用范围粉尘含量的测量方法，有重量法、X射线衍射法、光学分光镜法、散射光法、压电天平法、β射线粉尘测量法。重量法作为粉尘测量的最常见的方法，需配备万分之一至十万分之一的电子天平。虽然测量的精度较高，是粉尘测量的标准方法。但工作程序较多,耗时较长,受滤膜阻尘效率、泵的效