CN101975737A - 移动式检测卤水中钾浓度的仪表及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种移动式检测卤水中钾浓度的仪表及检测方法，检测仪表是在壳体内置有BGO晶体，光电倍增管、塑料闪烁体，在塑料闪烁体连接有机玻璃光导，在壳体的上方装有提手，在提手下端装有拉力传感器，在壳体上装有电源开关、空态测量按钮、卤水测量按钮及液晶显示屏。塑料闪烁体成圆筒状，降低γ射线的敏感度，在BGO晶体外面设有铅质屏蔽，降低宇宙高能射线及环境辐射本底对测量的影响，提高测量精度。检测方法，在仪表进行空态数据测量之后，在测量凹槽内加入卤水，将BGO晶体接收到的1.46MeVγ射线的脉冲信号与塑料闪烁体接收到的β射线个数的脉冲信号累计计数；拉力传感器承受拉力大小的脉冲信号累计计数，中央信息处理模块提取上述数据，按下式计算：。

Description

移动式检测卤水中钾浓度的仪表及检测方法

技术领域

本发明涉及一种钾浓度的检测仪表及检测方法，具体说涉及一种便于携带的移动式快速检测卤水中钾浓度的仪表及射线计量检测方法。

背景技术

在盐湖卤水生产钾肥的过程中，首先需要对浓缩池中的湖水日晒蒸发浓缩为钾浓度在一定范围内的卤水，因此能够对浓缩池中的卤水的钾浓度进行定期或不定期检测，对提高生产效率，节约能耗具有重要的意义。

另外，从海水中提取淡化水后，剩余部分盐分浓度增加，被称之为“浓盐水”。目前1万立方米的海水可以产出5千立方米的淡化水，剩余浓盐水含盐量比普通海水要高出一倍。浓盐水经再提炼可用于生产原盐使用，剩余的卤水部分还可再用于提取钾、镁等元素，而这些成分可以作为化学肥料的原料应用于农业。目前我国仅青岛一市，2010年海水淡化的规模就达到每天18万至20万立方米，到2020年海水淡化规模将达到每天35万至40万立方米。

因此，对卤水开发利用过程中的卤水钾浓度进行检测，有着重要的意义。

但是目前常用的分析卤水中钾浓度的方法多为重量法、容量法或用离子选择电极、原子吸收等仪表进行分析，这些方式都需要把卤水取样带回实验室后才能进行分析，手续烦琐，获得结果时间长，不能满足对卤水中钾浓度的实时监测。

目前尚没有一种便于携带的，能够移动式快速检测卤水中钾浓度的仪表。

发明内容

针对现有卤水中钾浓度的仪表及检测方法存在的缺陷，本发明提供一种便于携带、检测速度快、检测精度高的检测卤水中钾浓度的仪表及检测方法。

解决上述技术问题所采取的具体技术措施是：一种移动式检测卤水中钾浓度的仪表，其特征是：

在壳体(1)上部开有凹槽(2)，在凹槽(2)的壁上制有溢流孔(8)，在凹槽(2)下方置有BGO晶体(3)，在BGO晶体(3)的下方，置有第一光电倍增管(4)，在BGO晶体(3)与第一光电倍增管(4)的外侧，装有一端封闭的圆筒状铅质屏蔽(18)，在凹槽(2)的壁中制有环绕凹槽呈圆筒状的空腔，在空腔内置有圆筒形塑料闪烁体(5)，在塑料闪烁体(5)的下端连接有机玻璃光导(6)，有机玻璃光导(6)的下端连接第二光电倍增管(7)，在壳体(1)的上方，装有带挂钩的提手(9)，在提手(9)下端装有第一拉力传感器(10)和第二拉力传感器(11)，第一拉力传感器(10)和第二拉力传感器(11)的下端与壳体(1)相连接，在壳体(1)内位于屏蔽(18)的下方，装有仪表电路(12)及电池(13)，在壳体(1)的外壁上装有电源开关(14)、空态测量按钮(15)、卤水测量按钮(16)及液晶显示屏(17)。

使用上述仪表检测卤水中钾浓度的检测方法，其特征是：

手提仪表提手(9)，或将提手(9)的挂钩悬挂于一固定位置，仪表自然下垂；按下电源开关(14)，仪表开始工作，按下空态测量按钮(15)，仪表电路(12)的时钟模块开始计时。在计时开始的同时，第一光电倍增管(4)信号处理模块开始对对应BGO晶体(3)接收到的1.46MeVγ射线的脉冲信号进行累计计数；第二光电倍增管(7)信号处理模块开始对对应塑料闪烁体(5)接收到的β射线个数的脉冲信号进行累计计数；第一拉力传感器(10)信号处理模块开始对反映第一拉力传感器(10)承受拉力大小的脉冲信号进行累计计数；第二拉力传感器(11)信号处理模块开始对反映第二拉力传感器(11)承受拉力大小的脉冲信号进行累计计数，当计时时间达到预先设定的测量时间的同时，第一光电倍增管(4)信号处理模块停止对对应BGO晶体(3)接收到的1.46MeVγ射线的脉冲信号累计并将计数结果N0输送到数据存储模块保存；第二光电倍增管(7)信号处理模块停止对对应塑料闪烁体(5)接收到的β射线个数的脉冲信号累计并将计数结果M0输送到数据存储模块保存；第一拉力传感器(10)信号处理模块停止对反映第一拉力传感器(10)承受拉力大小的脉冲信号累计并将计数结果T10输送到数据存储模块保存；第二拉力传感器(11)信号处理模块停止对反映第二拉力传感器(11)承受拉力大小的脉冲信号累计并将计数结果T20输送到数据存储模块保存；仪表电路(12)的液晶显示屏驱动模块控制液晶显示屏(17)显示出空态测量完毕的提示信息。

用任意容器舀取卤水，注入仪表的凹槽(2)中。当注入一定的体积以后，多余的卤水将会从溢流孔(8)排走，按下卤水测量按钮(16)，仪表电路(12)的时钟模块开始计时，在计时开始的同时，第一光电倍增管(4)信号处理模块重新开始对对应BGO晶体(3)接收到的1.46MeVγ射线的脉冲信号进行累计计数；第二光电倍增管(7)信号处理模块重新开始对对应塑料闪烁体(5)接收到的β射线个数的脉冲信号进行累计计数；第一拉力传感器(10)信号处理模块重新开始对反映第一拉力传感器(10)承受拉力大小的脉冲信号进行累计计数；第二拉力传感器(11)信号处理模块重新开始对反映第二拉力传感器(11)承受拉力大小的脉冲信号进行累计计数，当计时时间达到预先设定的测量时间时，第一光电倍增管(4)信号处理模块停止对对应BGO晶体(3)接收到的1.46MeVγ射线的脉冲信号累计并将计数结果N1输送到数据存储模块保存；第二光电倍增管(7)信号处理模块停止对对应塑料闪烁体(5)接收到的β射线个数的脉冲信号累计并将计数结果M1输送到数据存储模块保存；第一拉力传感器(10)信号处理模块停止对反映第一拉力传感器(10)承受拉力大小的脉冲信号累计并将计数结果T11输送到数据存储模块保存；第二拉力传感器(11)信号处理模块停止对反映第二拉力传感器(11)承受拉力大小的脉冲信号累计并将计数结果T21输送到数据存储模块保存。

中央信息处理模块提取数据存储模块中的数据，根据下式计算卤水中钾元素的浓度g/kg：

$P=\frac{A\·N^2+B\·M^2+C\·N\·M+D\·N+E\·M+F}{G\·{T1}^2+H\·{T2}^2+I\·T1\·T2+J\·T1+K\·T2+L}$

其中：

N＝N1-N0；M＝M1-M0；T1＝T11-T10；T2＝T21-T20；

式中：P为卤水中钾的浓度；N0为对应空态下BGO晶体接收到能量为1.46MeV的γ射线的计数；N1为对应测量卤水状态下BGO晶体接收到能量为1.46MeV的γ射线的计数；M0为对应空态下塑料闪烁体接收到β射线的计数；M1为对应测量卤水状态下塑料闪烁体接收到β射线的计数；T10为对应空态下第一拉力传感器所承受拉力的计数；T20为对应空态下第二拉力传感器所承受拉力的计数；T11为对应测量卤水状态下第一拉力传感器所承受拉力的计数；T21为对应测量卤水状态下第二拉力传感器所承受拉力的计数；A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L为公式的待定系数，可通过大量的取样，采用常规的非线性回归拟合来获得。

仪表电路(12)的液晶显示屏驱动模块控制液晶显示屏(17)显示出最终的测量结果以及测量完毕的提示信息。

本发明的有益效果：由于自然界中存在着大量的高能宇宙射线以及环境辐射本底，这些都会对单独的γ射线或β射线检测带来干扰，影响测量精度。

而本发明则采用首先测量空态下的本底计数并在最后的计算中将之扣除的办法，消除了高能宇宙射线以及环境辐射本底对测量所带来的影响。

并且本发明所采用的测量方法是同时测量K-40衰变辐射出的β射线和γ射线，在计算过程中，两种射线的计数相互修正、补偿，使得测量更加全面，弥补了只单一测量其中某种射线而导致的测量片面性的不足，减小了当环境发生改变时可能对某种射线带来较大干扰所引起的测量误差。

另外，本发明充分考虑到了在自然条件下，卤水的密度会随外界环境条件(比如温度)的变化而发生改变，通过每次测量同等体积卤水样品并将卤水样品的重量参与到最终的计算中去，修正了卤水密度改变对测量带来的误差。具体的说，当相同数量的钾原子分别存在于体积相同、但密度不同的卤水中时，两种液体的钾浓度(g/kg)是不同的，但是探测器所能检测到的K-40的β射线和γ射线的数目却是相同的。而在测量中采取了密度修正之后，则避免了这种由于卤水密度变化而对测量带来的误差。

而采用聚四氟乙烯材质来制作仪表壳体，则能更好的避免了卤水对仪表表面的腐蚀，延长仪表的使用寿命。

采用对γ射线具有较高探测效率的BGO晶体，可以大幅度减少晶体的厚度，同时将塑料闪烁体制成圆筒状，环绕在卤水样品的周围，使得仪表的整体结构更加紧凑。

由于α射线在固体物质中的射程一般只有几微米，完全可以被仪表壳体屏蔽，并且塑料闪烁体成较薄的圆筒状，使得塑料闪烁体对γ射线的敏感度大大降低，保证了塑料闪烁体接收到的几乎全部都是β射线，减少了不相干的α射线及γ射线对测量带来的干扰，提高了测量精度。

在BGO晶体和第一光电倍增管的外面设有铅质屏蔽，能够很好地降低宇宙高能射线以及环境辐射本底对测量的影响，使得BGO晶体接收到的γ射线主要来自探测腔体前方的卤水。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中有机玻璃光导的外形示意图。

图中：1仪表壳体，2凹槽，3BGO晶体，4第一光电倍增管，5塑料闪烁体，6有机玻璃光导，7第二光电倍增管，8溢流孔，9提手，10第一拉力传感器，11第二拉力传感器，12仪表电路，13电池，14电源开关，15空态测量按钮，16卤水测量按钮，17液晶显示屏，18铅质屏蔽。

具体实施方式

结合附图详细说明本发明的仪表结构和使用方法。

目前，金属钾已发现的同位素从K-32到K-55一共有25种同位素，但是在自然条件下存在的钾，有三种同位素，分别是K-39、K-40、K-41。其中K-39和K-41为稳定性同位素，不具有放射性。而K-40则是非稳定性同位素，能够通过衰变放射出最高能量为1.33MeV的连续能谱β射线和能量为1.46MeV的γ射线。而K-40在天然钾中的丰度为0.012％，是一个恒定的量。这样我们可以通过测量卤水中的K-40的多少，进而推断出卤水中钾元素的浓度来。

一种移动式检测卤水中钾浓度的仪表如图1所示：

仪表壳体1采用聚四氟乙烯制成，整体呈圆柱形。在壳体的顶部，制有一圆柱形凹槽2，凹槽2的内容积为直径10cm、深度为13cm。在凹槽2的壁上距离仪表壳体顶部1.5cm的地方，开有一直径为1cm的溢流孔8。

在壳体内部凹槽2的下方，置有BGO晶体3，BGO晶体3的直径为10cm，厚度为5cm。在BGO晶体3的下方，置有第一光电倍增管4，在第一光电倍增管4与BGO晶体3之间涂有光学硅油并紧密相接。在BGO晶体3、第一光电倍增管4的外围，依照常规方式，由内到外依次包裹有镜面反光(或白色漫反射)薄膜以及黑色遮光薄膜。

在BGO晶体3、第一光电倍增管4的外侧，安装有3mm厚的铅质屏蔽18，该铅质屏蔽为一端封闭的圆筒状，除了BGO晶体3正对凹槽2的方向是敞开的之外，铅质屏蔽18完全包裹住BGO晶体3和第一光电倍增管4。

在溢流孔8的下面位置，在凹槽2的壁中制有环绕凹槽呈圆筒状的空腔；在空腔之内，置有塑料闪烁体5，塑料闪烁体5通过铸造的工艺固化成圆筒形，圆筒内径为11cm、厚度为10mm、长度为10cm，嵌于壳体内部环绕着凹槽2。在塑料闪烁体的下端接有有机玻璃光导6，如图2所示，有机玻璃光导6的上端成圆环状，其内径、厚度与塑料闪烁体的内径、厚度相同；有机玻璃光导6的下端成圆柱状，半径为13mm，与第二光电倍增管7的半径相同。有机玻璃光导6的下端接有第二光电倍增管7。在塑料闪烁体5与有机玻璃光导6之间涂有光学硅油并紧密接触。在有机玻璃光导6与第二光电倍增管7之间涂有光学硅油并紧密接触。在塑料闪烁体5、有机玻璃光导6、第二光电倍增管7的外围，依照常规方式，由内到外依次包裹有镜面反光(或白色漫反射)薄膜以及黑色遮光薄膜。

在壳体1的上方，有一带挂钩的提手9，通过第一拉力传感器10、第二拉力传感器11与壳体1相连。

在壳体1内，位于屏蔽18的下方，装有仪表电路12及电池13，仪表电路12由以下电子单元功能模块组成：电源模块、时钟模块、第一光电倍增管信号处理模块、第二光电倍增管信号处理模块、第一拉力传感器信号处理模块、第二拉力传感器信号处理模块、数据存储模块、中央信息处理模块及液晶显示屏驱动模块。各模块可以根据需要实现的具体功能，由具有相关电子学知识的行业内人士所设计并生产。

在壳体1的偏下部位置的外壁上，安装有电源开关14、空态测量按钮15、卤水测量按钮16及液晶显示屏17。

本仪表的工作原理是：

卤水中K-40所放射出的γ射线被BGO晶体接收到，使BGO晶体受激产生荧光；该荧光经过反射薄膜的多次反射后最终被第一光电倍增管接收到并将之转化为电信号；该电信号经过仪表电路中第一光电倍增管信号处理模块的作用下，最终转化为幅度与入射γ射线能量成一定线性关系的脉冲信号，并被甄别出其中对应能量为1.46MeVγ射线的脉冲信号，进行累计计数。

卤水中K-40所放射出的β射线被塑料闪烁体接收到，使塑料闪烁体受激而产生荧光；该荧光经过有机玻璃光导和反射薄膜的引导和反射作用，最终被第二光电倍增管接收到并转化为电信号；该电信号经过仪表电路中第二光电倍增管信号处理模块的作用下，最终转化为脉冲信号并进行累计计数，该计数的多少，反映了塑料闪烁体接收到的β射线个数的多少。

第一拉力传感器将受到的拉力转化为电压信号输出，经过仪表电路中第一拉力传感器信号处理模块的作用，将该电压信号通过常规的电压/频率变换电路转化为频率与电压成正比关系的脉冲信号，并进行累计计数。

第二拉力传感器将受到的拉力转化为电压信号输出，经过仪表电路中第二拉力传感器信号处理模块的作用，将该电压信号通过常规的电压/频率变换电路转化为频率与电压成正比关系的脉冲信号，并进行累计计数。

使用上述仪表检测卤水中钾浓度的检测方法：

通过手提，或将仪表的提手9的挂钩悬挂于某固定位置，要求是除挂钩外，仪表不得有任何其它接触及受力。仪表仅在重力作用下自然下垂。

按下电源开关14，仪表开始工作。

按下空态测量按钮15，仪表电路的时钟模块开始计时。在计时开始的同时，第一光电倍增管信号处理模块开始对对应BGO晶体3接收到的1.46MeVγ射线的脉冲信号进行累计计数；第二光电倍增管信号处理模块开始对对应塑料闪烁体5接收到的β射线个数的脉冲信号进行累计计数；第一拉力传感器信号处理模块开始对反映第一拉力传感器10承受拉力大小的脉冲信号进行累计计数；第二拉力传感器信号处理模块开始对反映第二拉力传感器11承受拉力大小的脉冲信号进行累计计数。

当计时时间达到预先设定的测量时间时，第一光电倍增管信号处理模块停止对对应BGO晶体3接收到的1.46MeVγ射线的脉冲信号累计并将计数结果N0输送到数据存储模块保存；第二光电倍增管信号处理模块停止对对应塑料闪烁体5接收到的β射线个数的脉冲信号累计并将计数结果M0输送到数据存储模块保存；第一拉力传感器信号处理模块停止对反映第一拉力传感器10承受拉力大小的脉冲信号累计并将计数结果T10输送到数据存储模块保存；第二拉力传感器信号处理模块停止对反映第二拉力传感器11承受拉力大小的脉冲信号累计并将计数结果T20输送到数据存储模块保存。

仪表电路的液晶显示屏驱动模块控制液晶显示屏17显示出空态测量完毕的提示信息。然后可用任意容器舀取卤水，注入仪表的凹槽2中。当注入一定的体积以后，多余的卤水将会从溢流孔8排走，保证该仪表每次测量的卤水样品的体积都是一定的。

按下卤水测量按钮16，仪表电路的时钟模块开始计时。在计时开始的同时，第一光电倍增管信号处理模块重新开始对对应BGO晶体3接收到的1.46MeVγ射线的脉冲信号进行累计计数；第二光电倍增管信号处理模块重新开始对对应塑料闪烁体5接收到的β射线个数的脉冲信号进行累计计数；第一拉力传感器信号处理模块重新开始对反映第一拉力传感器10承受拉力大小的脉冲信号进行累计计数；第二拉力传感器信号处理模块重新开始对反映第二拉力传感器11承受拉力大小的脉冲信号进行累计计数。

当计时时间达到预先设定的测量时间时，第一光电倍增管信号处理模块停止对对应BGO晶体3接收到的1.46MeVγ射线的脉冲信号累计并将计数结果N1输送到数据存储模块保存；第二光电倍增管信号处理模块停止对对应塑料闪烁体5接收到的β射线个数的脉冲信号累计并将计数结果M1输送到数据存储模块保存；第一拉力传感器信号处理模块停止对反映第一拉力传感器10承受拉力大小的脉冲信号累计并将计数结果T11输送到数据存储模块保存；第二拉力传感器信号处理模块停止对反映第二拉力传感器11承受拉力大小的脉冲信号累计并将计数结果T21输送到数据存储模块保存；

中央信息处理模块提取数据存储模块中的数据，根据下式计算卤水中钾元素的浓度g/kg：

$P=\frac{A\·N^2+B\·M^2+C\·N\·M+D\·N+E\·M+F}{G\·{T1}^2+H\·{T2}^2+I\·T1\·T2+J\·T1+K\·T2+L}$

其中：

N＝N1-N0；M＝M1-M0；T1＝T11-T10；T2＝T21-T20；

式中：P为卤水中钾的浓度；N0为对应空态下BGO晶体接收到能量为1.46MeV的γ射线的计数；N1为对应测量卤水状态下BGO晶体接收到能量为1.46MeV的γ射线的计数；M0为对应空态下塑料闪烁体接收到β射线的计数；M1为对应测量卤水状态下塑料闪烁体接收到β射线的计数；T10为对应空态下第一拉力传感器所承受拉力的计数；T20为对应空态下第二拉力传感器所承受拉力的计数；T11为对应测量卤水状态下第一拉力传感器所承受拉力的计数；T21为对应测量卤水状态下第二拉力传感器所承受拉力的计数；A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L为公式的待定系数，可通过大量的取样，采用常规的非线性回归拟合来获得。

仪表电路的液晶显示屏驱动模块控制液晶显示屏17显示出最终的测量结果以及测量完毕的提示信息。

应用实例：

第一光电倍增管采用北京滨松光子技术股份有限公司生产的CR165；第二光电倍增管采用北京滨松光子技术股份有限公司生产的CR185；电池采用可充电的锂电池。

BGO晶体、塑料闪烁体、有机玻璃光导、仪表电路由各专业生产厂家根据要求订制。

能够满足本设计要求的压力传感器、电源开关、相应按钮，为直接从市面上采购现成的常规产品。

测量时间设定为3分钟。

经过对大量的已知其中钾浓度的卤水样品进行标定，通过非线性回归拟合算法，得到相关系数如下：

A＝0.1324

B＝0.0997

C＝-1.0365

D＝12.3870

E＝-0.6529

F＝0.0027

G＝0.0728

H＝0.0879

I＝-0.1736

J＝1.7324

K＝1.5728

L＝-3.7298。

Claims (2)

1.一种移动式检测卤水中钾浓度的仪表，其特征是：

在壳体(1)上部开有凹槽(2)，在凹槽(2)的壁上制有溢流孔(8)，在凹槽(2)下方置有BGO晶体(3)，在BGO晶体(3)的下方，置有第一光电倍增管(4)，在BGO晶体(3)与第一光电倍增管(4)的外侧，装有一端封闭的圆筒状铅质屏蔽(18)，在凹槽(2)的壁中制有环绕凹槽呈圆筒状的空腔，在空腔内置有圆筒形塑料闪烁体(5)，在塑料闪烁体(5)的下端连接有机玻璃光导(6)，有机玻璃光导(6)的下端连接第二光电倍增管(7)，在壳体(1)的上方，装有带挂钩的提手(9)，在提手(9)下端装有第一拉力传感器(10)和第二拉力传感器(11)，第一拉力传感器(10)和第二拉力传感器(11)的下端与壳体(1)相连接，在壳体(1)内位于屏蔽(18)的下方，装有仪表电路(12)及电池(13)，在壳体(1)的外壁上装有电源开关(14)、空态测量按钮(15)、卤水测量按钮(16)及液晶显示屏(17)。

2.使用权利要求1的一种移动式检测卤水中钾浓度的仪表，检测卤水中钾浓度的检测方法，其特征是：

手提仪表提手(9)，或将提手(9)的挂钩悬挂于一固定位置，仪表自然下垂；按下电源开关(14)，仪表开始工作，按下空态测量按钮(15)，仪表电路(12)的时钟模块开始计时；在计时开始的同时，第一光电倍增管(4)信号处理模块开始对对应BGO晶体(3)接收到的1.46MeVγ射线的脉冲信号进行累计计数；第二光电倍增管(7)信号处理模块开始对对应塑料闪烁体(5)接收到的β射线个数的脉冲信号进行累计计数；第一拉力传感器(10)信号处理模块开始对反映第一拉力传感器(10)承受拉力大小的脉冲信号进行累计计数；第二拉力传感器(11)信号处理模块开始对反映第二拉力传感器(11)承受拉力大小的脉冲信号进行累计计数，当计时时间达到预先设定的测量时间时，第一光电倍增管(4)信号处理模块停止对对应BGO晶体(3)接收到的1.46MeVγ射线的脉冲信号累计并将计数结果N0输送到数据存储模块保存；第二光电倍增管(7)信号处理模块停止对对应塑料闪烁体(5)接收到的β射线个数的脉冲信号累计并将计数结果M0输送到数据存储模块保存；第一拉力传感器(10)信号处理模块停止对反映第一拉力传感器(10)承受拉力大小的脉冲信号累计并将计数结果T10输送到数据存储模块保存；第二拉力传感器(11)信号处理模块停止对反映第二拉力传感器(11)承受拉力大小的脉冲信号累计并将计数结果T20输送到数据存储模块保存；仪表电路(12)的液晶显示屏驱动模块控制液晶显示屏(17)显示出空态测量完毕的提示信息；

用任意容器舀取卤水，注入仪表的凹槽(2)中；当注入一定的体积以后，多余的卤水将会从溢流孔(8)排走，按下卤水测量按钮(16)，仪表电路(12)的时钟模块开始计时，在计时开始的同时，第一光电倍增管(4)信号处理模块重新开始对对应BGO晶体(3)接收到的1.46MeVγ射线的脉冲信号进行累计计数；第二光电倍增管(7)信号处理模块重新开始对对应塑料闪烁体(5)接收到的β射线个数的脉冲信号进行累计计数；第一拉力传感器(10)信号处理模块重新开始对反映第一拉力传感器(10)承受拉力大小的脉冲信号进行累计计数；第二拉力传感器(11)信号处理模块重新开始对反映第二拉力传感器(11)承受拉力大小的脉冲信号进行累计计数，当计时时间达到预先设定的测量时间时，第一光电倍增管(4)信号处理模块停止对对应BGO晶体(3)接收到的1.46MeVγ射线的脉冲信号累计并将计数结果N1输送到数据存储模块保存；第二光电倍增管(7)信号处理模块停止对对应塑料闪烁体(5)接收到的β射线个数的脉冲信号累计并将计数结果M1输送到数据存储模块保存；第一拉力传感器(10)信号处理模块停止对反映第一拉力传感器(10)承受拉力大小的脉冲信号累计并将计数结果T11输送到数据存储模块保存；第二拉力传感器(11)信号处理模块停止对反映第二拉力传感器(11)承受拉力大小的脉冲信号累计并将计数结果T21输送到数据存储模块保存；

中央信息处理模块提取数据存储模块中的数据，根据下式计算卤水中钾元素的浓度g/kg：

$P=\frac{A\·N^2+B\·M^2+C\·N\·M+D\·N+E\·M+F}{G\·{T1}^2+H\·{T2}^2+I\·T1\·T2+J\·T1+K\·T2+L}$

其中：

N＝N1-N0；M＝M1-M0；T1＝T11-T10；T2＝T21-T20；

式中：P为卤水中钾的浓度；N0为对应空态下BGO晶体接收到能量为1.46MeV的γ射线的计数；N1为对应测量卤水状态下BGO晶体接收到能量为1.46MeV的γ射线的计数；M0为对应空态下塑料闪烁体接收到β射线的计数；M1为对应测量卤水状态下塑料闪烁体接收到β射线的计数；T10为对应空态下第一拉力传感器所承受拉力的计数；T20为对应空态下第二拉力传感器所承受拉力的计数；T11为对应测量卤水状态下第一拉力传感器所承受拉力的计数；T21为对应测量卤水状态下第二拉力传感器所承受拉力的计数；A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L为公式的待定系数，可通过大量的取样，采用常规的非线性回归拟合来获得；

仪表电路(12)的液晶显示屏驱动模块控制液晶显示屏(17)显示出最终的测量结果以及测量完毕的提示信息。

Images