專利名稱：智能測鉀儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電子測量技術，尤其是一種智能測鉀儀。
在鹽湖開發(fā)過程中，及時了解液體和固體礦床中鉀含量的變化情況和鉀鹽生產(chǎn)流程中鉀離子含量在線變化情況，以及鉀鹽產(chǎn)品中鉀含量(氯化鉀品位、硫酸鉀品位和硝酸鉀品位)等是十分重要的。如何測定上述溶液和固體樣品中的鉀含量，成為鹽湖開發(fā)和鉀鹽生產(chǎn)過程中的一個重要課題。常規(guī)方法是根據(jù)現(xiàn)場具體情況人工取樣，以重量法、容量法或用離子選擇電極、原子吸收等儀器進行分析，這些方法相對來說手續(xù)繁、所需時間長，不能滿足鹵水開采過程中動態(tài)監(jiān)測和鉀鹽生產(chǎn)流程中在線分析的要求。
近年來，利用放射性同位素與物質相互作用的特殊性質，將放射性用于自動檢測技術領域已取得了很多成果。利用放射性測量鉀含量的方法是基于自然條件中鉀的三種同位素39K、40K和41K中，僅40K具有放射性。它的半衰期為1.3×108年，所以40K的含量在鉀元素中可視為固定的(≈0.012％)。通過測定40K，便可得知鉀元素的總含量。40K在衰變過程中能放射出具有連續(xù)光譜的、最大能量為E(β)＝1.33MeV的β粒子和能量為E(γ)＝1.46MeV的γ量子。目前，國外采用較多的測量鉀方法是測量40K的γ輻射的方法。如美國的克利富蘭鉀鹽公司在鉀鹽生產(chǎn)流程在線分析中，采用測γ放射性方法測量鉀含量。加拿大和德國也有同類報導。計量γ輻射的優(yōu)點是其穿透能力比β射線強得多，但是容易受其它γ射線和宇宙射線等的干擾，必須采用可靠的鉛屏蔽。這對于鹽湖野外現(xiàn)場鹵水和固體礦中鉀含量監(jiān)測以及無固定場所的鉀鹽產(chǎn)品含量測定帶來很多困難。在實驗室條件下，采用測量40Kβ射線來測鉀含量的方法早在五十年代就有報導，但在鉀鹽生產(chǎn)流程中和鹽湖高濃度鹵水中進行鉀的直接、快速測定，尚未見文獻報導。而在其它方面又有應用，如牡丹江電子儀器廠開發(fā)辦吳櫛鵬等研制了由微機(TP-801)控制的HF型手腳沾污測量儀，用以測量β射線對人體沾污的情況。
本實用新型的目的是為了提供一種可直接、快速、實時測量鉀離子含量、不污染被測樣品、測定結果可靠、穩(wěn)定，耐腐蝕、結鹽極少、測量精度高的全自動在線智能測鉀儀。
本實用新型的另一目的是為了提供一種既可用于固體樣品又可用于液體樣品和高濃度鹵水中的智能測鉀儀。
本實用新型的目的可通過如下措施來實現(xiàn)一種智能測鉀儀，包括被測樣品探頭和空白樣品探頭；其被測樣品探頭和空白樣品探頭的測量信號均與信號測量電路相連；信號測量電路包括與兩探頭對應的信號放大、反相電路、單道電路以及CPU微處理單元電路；其中兩探頭輸出的信號分別經(jīng)信號放大、反相電路處理后輸出信號與單道電路相連，并在單道電路中與設定的上、下電壓閥值進行比較后輸出計數(shù)信號至CPU微處理單元電路，由CPU將兩探頭計數(shù)相減即可得到鉀含量。
本實用新型的另一目的還可通過如下措施來實現(xiàn)所述的智能測鉀儀的被測樣品探頭和空白樣品探頭均由7-14支β計數(shù)管組成；β計數(shù)管固定在托架上，在計數(shù)管兩端設有隔離帽。所述的探頭的β計數(shù)管之間的間距至少為1厘米。
本實用新型相比現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點1、本實用新型采用雙探頭分別測定被測樣品和天然本底輻射，并分別計數(shù)，然后將被測樣品的計數(shù)減去天然本底輻射的計數(shù)，得到被測樣品鉀含量的計數(shù)，這樣就排除了天然本底輻射產(chǎn)生的影響，可大大提高測鉀精度。
2、本實用新型的探頭采用7-14支β計數(shù)管并聯(lián)工作計數(shù)，可提高計數(shù)靈敏度。
3、本實用新型的探頭的電極用雙層隔離帽密封，可長期用于深液和鹽湖鹵水中，且不污染被測樣品。
4、本實用新型的β計數(shù)管用有機玻璃固定，且計數(shù)管之間相隔一定距離，可有效地減少射線的散射及反散射。
5、本實用新型的信號測量電路采用低溫元件，整機功耗低。
6、本實用新型可直接、快速、實時、準確、穩(wěn)定地測定高濃度鹵水中鉀離子的含量，對于KCl含量≥10g/L的鹵水樣品，相對誤差≤5％。
本實用新型的具體結構由以下附圖能出

圖1是本實用新型的結構原理示意圖1-被測樣品探頭 2-托架 3-計數(shù)管 4-隔離帽5-空白樣品探頭 6-信號測量電路圖2是本實用新型的信號放大、反相、單道電路原理圖本實用新型還將結合附圖1、2實施例作進一步詳述參照圖1，一種智能測鉀儀，包括被測樣品探頭1和空白樣品探頭5；其被測樣品探頭1和空白樣品探頭5的測量信號均由7-14支β計數(shù)管3組成；β計數(shù)管3固定在有機玻璃托架2上，在計數(shù)管3兩端設有雙層隔離帽4。每支β計數(shù)管3之間距離為1厘米；被測樣品探頭1和空白探頭5的測量信號均與信號測量電路6相連；信號測量電路6包括與兩探頭對應的信號放大、反相電路、單道電路以及CPU微處理單元電路；其中兩探頭輸出的信號分別經(jīng)信號放大、反相電路處理后輸出信號與單道電路相連，并在單道電路中與設定的上、下電壓閾值進行比較后輸出計數(shù)信號到CPU微處理單元電路，由CPU將兩探頭計數(shù)相減即可得到鉀含量。
參照圖2，為本實用新型的實施例一個探頭信號對應的放大、反相、單道電路原理圖。以探頭1為例，所述的信號測量電路6中的信號放大、反相電路由反相放大器IC1和反相器IC2構成；反相放大器IC1、反相器IC2是由高精度運放OP-07構成；探頭1測量的信號與反相放大器IC1相連，由反相器IC2輸出。所述的單道電路包括兩電壓比較器IC3、IC4、反相器IC5、IC6、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC7、IC8、IC9及R-S觸發(fā)器；所述電壓比較器IC3、IC4由LM239構成，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC7、IC8、IC9由74HC123構成；由信號測量電路中的信號放大、反相電路輸出的信號與電壓比較器IC3，IC4的“-”端相連，在IC3、IC4的“+”端分別設置比較電壓的上、下閾值VIM和VIL；比較器IC3、IC4的輸出端分別與反相器IC7、IC8的輸入端相連；對應設置有電壓下閾值VIL的比較器IC4的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC8的輸出端分別與與非門IC10的輸出端和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC9的輸入端相連；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC7、IC8的輸出端均與R-S觸發(fā)器的輸入端相連；R-S觸發(fā)器的輸出端也與與非門IC10的輸入端相連，與非門IC10的輸出端與CPU微處理單元電路的CPU的數(shù)據(jù)端相連。
權利要求1.一種智能測鉀儀，其特征在于包括被測樣品探頭(1)和空白樣品探頭(5)；其被測樣品探頭(1)和空白樣品探頭(5)的測量信號均與信號測量電路(6)相連信號測量電路(6)包括與兩探頭對應的信號放大、反相電路、單道電路以及CPU微處理單元電路；其中兩探頭輸出的信號分別經(jīng)信號放大、反相電路處理后輸出信號與單道電路相連，并在單道電路中與設定的上、下電壓閥值進行比較后輸出計數(shù)信號至CPU微處理單元電路，由CPU將兩探頭計數(shù)相減即可得到鉀含量。
2.如權利要求1所述的智能測鉀儀，其特征在于所述的被測樣品探頭(1)和空白樣品探頭(5)均由7-14支β計數(shù)管(3)組成；β計數(shù)管(3)固定在托架(2)上，在計數(shù)管(3)兩端設有隔離帽(4)。
3.如權利要求1所述的智能測鉀儀，其特征在于所述的探頭的β計數(shù)管(3)之間距離至少為1厘米。
4.如權利要求1所述的智能測鉀儀，其特征在于信號測量電路(6)中的信號放大、反相電路由反相放大器IC1和反相器IC2構成；探頭(1)(5)測量的信號與反相放大器IC1相連，由反相器IC2輸出。
5.如權利要求1所述的智能測鉀儀，其特征在于所述的信號測量電路中的單道電路包括兩電壓比較器IC3、IC4、反相器IC5、IC6、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC7、IC8、IC9及R-S觸發(fā)器；由信號測量電路中的信號放大、反相電路輸出的信號與電壓比較器IC1、IC4的“-”端相連，在IC1、IC4的“+”端分別設置比較電壓的上、下閾值VIM和VIL；比較器IC3、IC4的輸出端分別與反相器IC5、IC6的輸入端相連；反相器IC5、IC6的輸出端分別與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC7、IC8的輸入端相連；對應設置有電壓下閾值VIL的比較器IC4的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC8的輸出端分別與與非門IC10的輸出端和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC9的輸入端相連；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC7、IC9的輸出端均與R-S觸發(fā)器的輸入端相連；R-S觸發(fā)器的輸出端也與與非門IC10的輸入端相連，與非門IC10的輸出端與CPU微處理單元電路的CPU的數(shù)據(jù)端相連。
專利摘要本實用新型涉及一種智能測鉀儀,該儀器包括被測樣品探頭和空白樣品探頭;其被測樣品探頭和空白樣品探頭的測量信號均與信號測量電路相連;信號測量電路包括與兩探頭對應的信號放大、反相電路、單道電路以及CPU微處理單元電路;其中兩探頭輸出的信號分別經(jīng)信號放大、反相電路處理后輸出信號與單道電路相連,并在單道電路中與設定的上、下電壓閾值進行比較后輸出計數(shù)信號至CPU微處理單元電路,由CPU將兩探頭計數(shù)相減即可得到鉀含量,本實用新型可直接、快速、實時測量鉀離子含量、不污染被測樣品、測定結果可靠、穩(wěn)定、耐腐蝕、結鹽極少、測量精度高。
文檔編號G01N23/00GK2387536SQ99212579
公開日2000年7月12日 申請日期1999年5月26日 優(yōu)先權日1999年5月26日
發(fā)明者祁永唐, 馬育華, 王相明, 李天福, 王磊, 趙俊沛, 沈蘭蓀, 邸瑞芝, 趙忠旭 申請人:中國科學院青海鹽湖研究所