[發明專利]一種用于煤炭成分分析的可控中子源機構

在審

• 申請號: 202010549307.2
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111855702A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 宋兆龍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N23/00
• 分類號: G01N23/00;G21G4/02
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 張天哲

1.一種用于煤炭成分分析的可控中子源機構，其特征在于，包括中子管組件、電源組件、控制組件和通訊組件；所述中子管組件包括中子管(1)、中子管套筒(2)、中子慢化體(3)和防護體(4)；所述電源組件包括電源機箱(6)、儲存器電源模塊(7)、離子源電源模塊(8)和加速極電源模塊(9)；所述控制組件包括中子探測器(5)、電源控制單元(10)、中子管啟停模塊(11)、中子產額控制模塊(12)、中子管故障自動診斷及保護模塊(13)；所述通訊組件內含通訊模塊(14)，支持網口通訊和無線通訊；

所述控制組件通過所述通訊組件接受客戶端程序的指令并傳送工作參數；所述控制組件對所述電源組件進行電參數的數據采集，并通過電源控制單元(10)調節所述電源組件儲存器電源模塊(7)、離子源電源模塊(8)和加速極電源模塊(9)的電流及電壓參數，實現對所述中子管組件中子管(1)的啟停和中子產額控制。

2.根據權利要求1所述的一種用于煤炭成分分析的可控中子源機構，其特征在于，所述中子管組件、電源組件、控制組件和通訊組件集成為一體，應用于可控中子源移動式煤炭成分快速檢測裝置中。

3.根據權利要求1所述的一種用于煤炭成分分析的可控中子源機構，其特征在于，所述中子管為氘氚中子管，中子能量為14MeV，中子產額在1×10⁷～2×10⁸n/s范圍內可設定。

4.根據權利要求1所述的一種用于煤炭成分分析的可控中子源機構，其特征在于，所述中子管套筒為金屬鉍加工成的中子管外套，壁厚5～8cm。

5.根據權利要求1所述的一種用于煤炭成分分析的可控中子源機構，其特征在于，所述中子慢化體(3)為石墨塊，壁厚30～35cm。

6.根據權利要求1所述的一種用于煤炭成分分析的可控中子源機構，其特征在于，所述防護體(4)為含硼聚乙烯，壁厚20～25cm。

7.根據權利要求1所述的一種用于煤炭成分分析的可控中子源機構，其特征在于，所述中子管啟停模塊(11)，通過電源控制單元(10)按照相應程序調節儲存器電源模塊(7)、離子源電源模塊(8)和加速極電源模塊(9)的電參數，實現中子管啟動和停止的程序控制。

8.根據權利要求1所述的一種用于煤炭成分分析的可控中子源機構，其特征在于，所述中子產額控制模塊(12)，采取調節加速極電壓和調節儲存器電流的雙控制方案策略，將中子產額穩定在設定值；

在中子管完成啟動程序后，當中子產額與設定值偏差大于等于5％時，采用加速極電壓的調節方案，應用單回路PD控制器，被調參數為中子產額，調節量為加速極電壓；

當中子產額與設定值偏差小于5％或加速極電壓已至上限值時，采用儲存器電流的調節方案，應用帶有Smith預估器的串級控制方案，主被調參數為中子產額，主控制器為PI控制；副被調參數為離子源電流，副控制器為P控制，調節量為儲存器電流，用Smith預估器補償控制對象的大遲延特性。

9.根據權利要求1所述的一種用于煤炭成分分析的可控中子源機構，其特征在于，所述中子管故障自動診斷及保護模塊(13)，自動診斷中子探測器(5)、儲存器電源模塊(7)、離子源電源模塊(8)、加速極電源模塊(9)和電源控制單元(10)是否異常，當出現故障時，自動執行相應的報警和保護程序。

10.根據權利要求1所述的一種用于煤炭成分分析的可控中子源機構，其特征在于，中子管(1)的中子產額是通過所述中子探測器(5)進行自動檢測，中子探測器(5)為He-3中子探測器。