ASH sensor2237.docx

1、ASH sensor22372237X-RAY ASH SENSOR TRAINING COURSE Service Operation Department, China(April, 2001) Table of contents1 简述. 31.1 传感器用途. 31.2 传感器结构. 31.3 传感器电源控制.31.4 故障防护.42 传感器工作模式.42.1 扫描.42.2 离纸.42.3 参考测试.42.4 样本测试.42.5 手动操作.42.6 本底测试.52.7 标准化和参考测试.53 传感器维修常识.53.1 预防性维护.53.2 传感器维护和检查.63.3 传感器故障诊断.

2、63.4 传感器稳定性.63.5 传感器电气整定.73.6 传感器电路原理.73.7 电路检查和调整.9 2237灰 份 传 感 器一，简述1-1，传 感 器 用 途 2237 灰 份 传 感 器 用 于 检 测 运 动 中 纸 张 的 灰 份 含 量 ，所 谓 灰 份 是 指 纸 张 燃 烧 后 所 留 下 的 残 渣 。一 般 来 说 残 渣 的 多 少 反 映 了 人 们 在 纸 浆 中 为 了 达 到 某 种 纸 张 性 能 或 纸 张 的 经 济 效 益 而 加 入 的 化 学 品 的 多 少 。 通 常 所 加 入 的 化 学 品 ， 如 二 氧 化 钛 ， 磁 土 ， 碳 酸 钙

3、 等 都 具 有 比 纤 维 更 高 的 分 子 量 ， 纤 维是 由 分 子 量 较 轻 的 氢 和 碳 组 成 。 2237灰 份 传 感 器使 用 X 射 线 检 测 灰 份 。 X射 线 源 安 装 在 下（上）部 探 头 ， 射 线 接 收 器 安 装 在 上（下） 部 探 头 。 灰 份 传 感 器 能 够 直 接 检 测 纸 张 中 的 灰 份 含量 ， 纸 张 的 定 量(基 重)和 水 分 由 其 他 传 感 器 测 出 ， 系 统 软 件 将 灰 份 测 量 值 除 以 绝 干 定 量 计 算 值 就 得 到 了通 常 所 说 的 灰 份 百 分 比 含 量 。 1-2，传

4、 感 器 结构 下部探头中的X光管是X射线的源。在X光管中，加热电子在高电压电场力的作用下朝着正极冲击并形成正极电流，于是电子的能量就转换为X射线。传感器中的控制电路保持正极电流为一个稳定的常 量。当灰份传感器不上纸测量的时候，驱动快门的印刷电路板将快门关 闭 ，使外射的X射线强度降低到对人身无害的安全水平。当灰份传感器作标准化时，受电磁阀控制的标准化旗在其中一个阶段被插入，使X光光束的强度得到一定的衰减。当X射线管上电时（继电器K2有自锁功能），琥珀色的“X射线”指示灯就亮。如果琥珀色的“X射线”灯亮，就是X射线管正在工作。有一个微动开关和灰份X射线的快门联锁，以便在快门关闭时为绿色指示灯提

5、供接地回路，绿色指示灯就亮；当快门打开时，微动开关触点开路，使绿色指示灯灭，而红色“射线开”指示灯就亮。在射线接收器里，X射线在电离室中使惰性气体分子发生电离而产 生纳安级微弱电流。此电流经检测放大器放大并转换成电压信号，电压大小和纸张中的灰份含量之多少有确定的数学关系。放大器输出的电压信号被送往QCS主机，先由电压频率转换器转换为频率信号，再让一个由计算机控制的计数器按规定周期采样得到相应的测量计数值。1-3，传感器电源控制一个控制和连锁电路控制着传感器的24伏直流电源，使得只有受权的人用专门的钥匙才能让X射线管上电。当X光管上电后，这个钥匙可以拿走。如果连锁触点开路或传感器电源被关掉，没有

6、这个钥匙是无法使灰份传感器恢复供电的，于是X射线也不可能产生。不过联锁电路并不控制接收器的电源。1-4，故障防护传感器X光管电源的控制电路同时监视着X射线源快门和射线接收器输出电压的状态。当快门打开时输出电压必须高；而快门关闭时输出电压必须低。不符合上述条件时，X光管电源将立即被关掉。二，传感器工作模式 一旦有人通过操作开关或按钮输入了命令，扫描架和传感器就在软件控制下做相应的操作。2-1，扫描按扫描（SCAN）按钮使扫描架和传感器开始扫描。系统软件给马达控制器（MPSC）发出ON指令，于是马达控制器输出驱动电压使扫描架马达转动起来，接下来的操作也完全处于软件控制下。2-2，离纸按离纸（OFF

7、 SHEET）按钮后，系统软件发出指令使扫描停止，并且使扫描头退到车库位置。注意，在车库位置时传感器并没有停止操作，它们在软件控制下同样会打开快门。所以在车库检查传感器时应确认所有放射性传感器的快门都没有开。否则，会损害您的健康。2-3，参考测试参考测试（REFERENCE）按钮只有当扫描头在车库位置时才起作用。做参考测试前，首先必须选定传感器。按REFERENCE按钮后，系统软件会自动更新该传感器的某些测量基数。2-4，样本测试按样本测试（SAMPLE）按钮会使传感器在车库位置对给定样本做一次测量。注意，按按钮前必须选定传感器，而样本应当用专用夹具夹持后妥善放置在测量间隙中。样本测试做完后，

8、系统会给出本次测量结果，可用于和实验室数据作比较。2-5，手动操作扫描架手动操作模式常用于检查扫描头的移动功能是否正常。三个手动开关或按钮都在扫描架传动侧的印刷电路板上。 手动/计算机（MAN/COMP）开关当此开关置于手动（MAN）位置时才允许手动操作。此时计算机光隔离输出控制信号被禁止，可以手动操作扫描头来回移动。当此开关处于计算机（COMP）时计算机光隔离输出信号被允许，而手动操作被禁止。 前进/倒退（FWD/REV）开关前进/倒退切换开关改变扫描头移动的方向。当开关置于FWD时，扫描头向操作侧方向移动。 上电（ON）按钮上电（ON）按钮被按下时，扫描头按FWD/REV开关设定的方向移动

9、。注意，如果扫描到头了，扫描限位开关将动作而切断扫描架马达电源。如果限位开关未能及时动作，最后的机械撞击CRASH开关会动作以切断马达电源。如果因限位开关动作使扫描头不再移动，则改变FWD/REV开关的位置后，按ON按钮能使扫描头从新向另一个方向移动。如果是CRASH开关动作了，那只有将它复位到导通状态后才可能从新操作扫描头。2-6，本底测试本底测试（BACKGROUND）是在快门关闭的情况下测试记录传感器输出信号。在传感器电气整定时，我们有意使放大器在快门关闭输入信号为零时输出20毫伏左右的微小正电压。这样，任何由于元件性能或环境温度变化所引起的正负电嘈声干扰都不会淹没。本底测试的计数值被存

10、储下来。在以后的所有测量中，各测量计数值先要减去它，然后才由软件作进一步处理。本底测试可由按钮手动启动，但通常由程序定时自动启动。每次本底测试完成后，本底测试计数值被更新。2-7，标准化和参考测试标准化和参考测试既有相同又有不同。它们的相同之处在于都是为了测定一个F/A比值，然后用这个比值作 为后续测量的基础。所谓F/A比值，是在标准化位置打开快门，用标准化旗（FLAG）插入间隙时的测量计数值（FLAG COUNTS）去除以只有空气（AIR）在测量间隙时的测量计数值（AIR COUNTS）。也就是说无论是标准化还是参考测试都分为两个阶段，一个阶段标准化旗被插入测量间隙，而另一个阶段在间隙中只有

11、空气。两者的不同之处在于： 1，参考测试是由操作员用按钮启动的，并且一次只作用于一个 传感器；而标准化则是由系统软件定时自动启动的，且作用于当时所有被允许使用的传感器。2，系统在做参考测试时并不检查所测得比值的有效性；但在做标准化时，系统要将测得比值与原始比值（TIME0 F/A RATIO）作比较，只有在允许的波动范围内才有效。如果超出范围，将重做标准化。如果连续三次标准化都失败，不自动开始扫描。三，传感器维修常识3-1，预防性维护预防性维护检查的周期长短取决于传感器的工作环境如何。一般原则如下： 在清洗传感器窗口前必须确认X射线管的电源已关掉。因为X射线有害于您的健康。 用软棉布浸润甲醇或

12、无水酒精定期擦干净传感器窗口，保持窗口的洁净。 每次清洁窗口之后，应检查窗口是否损坏。如果已损坏，应立即修复或更换。 每天检查传感器测量信号稳定性报告，以便及时发现问题，在正常停车时间加以处理。3-2，传感器维护和检查 印刷电路板的修理不在本资料范围内。本书中给出了在现场可以做的所有电路调节。如果按书中说明的方法去做但得不到书中所说的调节结果，则可以确定该电路板已损坏，用备品更换之。 通常有限的维护工作（如清洁窗口）就能维持传感器正常工作。一旦遇到灰份传感器标准化信号漂移，应立即检查确认是否所有传感器都发生了这种情况？如果是，应首先检查电源是否稳定，扫描架上下探头之间的机械位置校准是否发生了偏

13、差，扫描架轨道是否发生异常等。如果上述情况都无异，确认是传感器工作不正常时，才打开传感器作进一步检查处理。3-3，传感器故障诊断确认传感器有故障之后，做故障诊断的有效方法是更换电路板。当用更换电路板的方法做故障诊断时应当注意： 在拔出或插入板子前必须先关掉电源。 拿电路板时只能拿在边上或戴清洁的手套，不能任意接触板上的镀金插脚和电子元件。 每次只更换一块电路板。如果更换板子不能解决问题，则换回原电路板。 每次换板后应做一次本底测试以更新软件中BACKGROUND值，否则即使标准化信号变了，但故障却可能依然存在。 每次换板前，将新板上的所有跨接线和小开关按它们在原板上的位置设定好。 当某块电路板

14、被确认有问题时，应作标签说明其故障现象。3-4，传感器稳定性当传感器温度从70F变化到140F时，如果传感器输出电压的变化不超出30%，则是正常的。只要依续两次的标准化输出电压变化较小，则传感器温度的变化不会影响传感器的测量精度。在传感器做标准化期间，软件将检查这次标准化的比值是否仍然在按照初始标准化比值预先规定的允许范围内。如果在允许范围内，则自动从新开始扫描。如果超出了范围，则再次做标准化。如果连续三次标准化都不成功，扫描将停止。操作员可以要求打印出标准化结果或者做一次参考测试REFERENCE来检查这个比值。做参考测试时，软件不再做比值有效性检查，但比值会打印出来供操作员分析。一般来说，

15、传感器稳定性差的通常原因有DC/DC转换器的调节功能不好，传感器窗口脏物的积蓄，或者是印刷电路板有故障。3-5，传感器电气整定电气整定的作用是判断传感器电路是否功能正常和工作稳定。由于灰份测量技术是基于标准化旗对空气测量计数的比值之上，所以传感器输出电压的绝对值大小相对并不很重要。在检查传感器性能的时候，最重要的是放大器的稳定性。3-5-1，灰份传感器射线源电气调整1，检测TS1端子1（24VRTN）和端子6（+24V）之间的电压为24V。2，检测X射线控制器板上TP1和TP2之间的电压应为2005毫伏。如果此电压不稳定，可能需要更换X射线控制器板，或X射线管，或高压电源板。3-5-2，灰份传

16、感器接收器电气调整1，检测P311的B脚为+12V，A脚为-12V，C脚为12VRTN。2，在高压板的TP1和TP2之间检测-350V电压。3，在快门关闭时，检测P311的M和L之间的传感器输出信号应为15毫伏到20毫伏。必要时可调节检测放大器板上的电位器R4。4，重复做灰份传感器参考测试，检查F/A比值的稳定性。3-6，传感器电路原理3-6-1，X射线传感器标准化旗/快门的操作标准化旗是用一种叫做MYLAR的透明材料制作而成，它由一个电磁阀驱动定位于X射线的射孔上方。它被用作参考物以修正因接收器窗口积尘而引起的测量值读数变化，也用于判断传感器的稳定性。电磁阀的通断电由QCS主机的一个触点输出

17、信号控制。快门电磁阀同样受QCS主机的一个触点输出信号控制，当触点闭合时电磁阀通电，使快门打开，允许X射线射出。3-6-2，电源之开关一个控制和连锁电路控制着传感器的24伏直流电源，使得只有受权的人用专门的钥匙才能让X射线管上电。当X光管上电后，这个钥匙可以拿走。如果连锁触点开路或传感器电源被关掉，没有这个钥匙是无法使灰份传感器恢复供电的。要使传感器上电，将钥匙插入匙孔然后转到RESET位置。继电器K2 线圈的一端通过连锁触点接24伏地，当钥匙到RESET位置时，24伏直流电压加到线圈的另一端，从而使继电器K2通电。继电器K2立即通过自己的触点实现自锁，直到24伏电源没有了才掉电。当钥匙因弹簧

18、的作用返回到ON位置时，继电器K2仍然自锁着，琥珀色指示灯（X射线）亮。直到因联锁触点开路或有人按了扫描架操作面的“X射线关”按钮之后K2才断电。只有在联锁触点闭合且用钥匙将电路RESET之后，传感器才能从新上电。3-6-3，放射性指示和故障防护所有X射线灰份传感器都配备了一块放射性指示和故障防护印刷电路板（05335000），它安装在QCS主机内。此电路板监视着“快门开关指令”和“传感器输出信号”，以确保快门开时输出信号高而快门关时输出信号低。如果因快门被卡住而造成逻辑错误，继电器K2将断电，X射线灯由此失去工作电压。3-6-4，红色指示灯监视和快门联锁快门控制指令打开或关闭X射线源的射孔。

19、为打开快门，来自QCS的快门控制触点信号与通常处于高电平的指示灯监视信号相与。如果有红色或琥珀色指示灯损坏，在并行安装于扫描架两端的小电路板（05285200）上的电阻R9上会形成电压降，使得指示灯监视信号变为低电平。这样一来，快门就必然关掉。在传感器有电源和红色指示灯正常的情况下，即使因快门关闭而指示灯不亮，指示灯监视信号也必然是高电平。绿色指示灯不受监视，故它的损坏不影响快门操作。但是，万一遇 到绿灯不亮的情况，应假定快门未完全关闭。3-6-5，电源分布上部的X射线接收器组件需要12伏直流电源。该电源来自2201定量传感器接收头的12伏电源/温度传感器印刷电路板。灰份接收电路并不需要24伏

20、电源。在下部的X射线源组件使用通过继电器K2控制的24伏直流电源。当K2掉电时，X射线源也断电。3-6-6，X射线源控制控制电路保持稳定的X射线强度。X光管的正极电流和一个参考信号同时送入比较放大器，放大器输出信号再去控制灯丝驱动电路。增大灯丝电流就同样地增大了正极电流。灯丝电路相对于地来说是浮动的。X射线源控制电路板上的TP1和TP2提供了检查控制电路板的测试点。3-6-7，接收器组件接收器组件包含一个充有惰性气体的电离室。穿过接收器窗口的X射线进入电离室后与气体分子碰撞，把带负电的电子从分子敲离。于是被敲离的电子在电场力的作用下向正极运动而形成正极电流。正极电流进一步被转换和放大得到输出电

21、压，该电压与纸张中的灰份含量有确定关系。输出电压在QCS主机经转换得到等量的计数值。接收器内的电路板如下工作， 高压低电流印刷电路板（05267700）向电离室阴极提供负350伏工作电压，可变电阻R12用于调节此电压。电阻R20在生产厂已经作了调节，现场不应再调。 检测/放大器板（05277500）将纳安级正极电流转变为7至8伏信号电压。放大器增益由跨接电阻对输入电阻的比值决定。3-7，电路检查和调整在快门关闭的情况下检测传感器输出电压，它应当小于20毫伏。传感器的稳定性是测量精度的关键。一旦发现灰份测量数据不够稳定，可以互相交换QCS主机内的定量通道和灰份通道的电压/频率转换器。如果互换后灰

22、份测量数据变稳定了，说明转换器有问题，应于更换。 如果互换转换器通道不能解决问题，如下检查X射线源组件。用数字万用表测试X射线源控制板上TP1和TP2之间的电压。此电压应为200毫伏，变化范围不超出2005毫伏。如果此电压不稳定，按下例步骤做：1，更换控制板。如果无效果，再换回来。2，更换高压电源板。如果无效果，再换回来。3，更换X光管和电磁阀组件，如果无效果，再换回来。注意，在更换X光管电磁阀组件时应特别小心。千万不可在电源未关的情况下断开高压电源和X光管的连接！ 如果X射线源部分是稳定的，检查上部探头中的接收器组件。1，用数字万用表测试高压反相器板上的TP2点，读数应为负350伏。此高压值可通过电阻R20调整。如果此电压不稳定，更换反相器板。2，更换检测放大器板（05277500）。出厂时通常将此板上的跨接线按满量程输出8伏的要求设置。更换前，应将新板上的跨接线按照旧板上的位置设置。应当避免出现输出电压超过9伏，这 样会引起电路饱和，信号无效。板上的电阻R4是用于调整输入偏置电压，从而使快门关闭时传感器输出为正205毫伏。太小的偏置电压会导致无法克服电嘈声干扰。请注意，千万不能用手触摸放大器的跨接电阻，否则会严重降低放大器性能。处理放大器板时应戴手套，或只拿板子的边缘。3，更换电离室。