CN101839745A - 具有双线供电装置的辐射度测量装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提出了一种具有双线供电装置的辐射度测量装置。具有双线供电装置(101)的测量装置(100)用于进料的辐射度的填充水平测量或密度测量，具有处理器(102)，处理器被设计为从活动模式改为节电模式。

Description

具有双线供电装置的辐射度测量装置
相关申请的引用
本申请要求2009年3月11日提交的欧洲专利申请第EP 09154921.2号的利益，其公开内容通过引用合并于此，并且要求2009年3月11日提交的美国临时专利申请第61/159,236号的利益，其公开内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及具有双线电源装置(双线供电装置)的进料(feedmaterial)的辐射度的(radiometric)填充水平测量或密度测量。具体地，本发明涉及具有双线供电装置的辐射度测量装置。此外，本发明涉及用于具有双线供电装置的进料的辐射度的填充水平测量或密度测量的测量系统和测量方法。
背景技术
辐射度测量装置可以以四线技术来设计，其中供电线与信号线隔离。在这种布置中，可能必须将至该装置的四根线作成线缆，这会导致相当大的电流消耗、相当大的自热以及高程度的切换努力(switching effort)。
辐射度测量装置的双线设计常常只提供有限的电力。
发明内容
可能期望提供具有双线供电装置的用于进料(即填充物品)的辐射度的填充水平测量或密度测量的改进的测量装置、改进的测量系统以及改进的测量方法。
在独立权利要求中陈述了本发明的示例性实施例，同时本发明的其他实施例通过从属权利要求来体现
根据本发明的示例性实施例，提供了一种具有处理器的用于进料的辐射度的填充水平测量和/或密度测量的具有双线供电装置的测量装置，其中处理器被设计为从活动模式变为节电模式。
这种测量装置(其也指辐射度填充水平测量装置和/或辐射度密度测量装置)由于测量装置更少的自热导致更低能耗、更少电缆敷设努力、以及实现更好的测量效果。使用这种测量装置可以实现更简单更经济的电路，其中在4-20mA模型中的双线装置可被设计为根据Profibus(PA)标准或者基金会现场总线标准的现场总线装置。
此外，借助于只有有限电力可用的双线设计的这种测量装置，借助于对可用电力的功耗动态调整(电力管理)可以实现功耗上的降低。
根据本发明的实施例，测量装置还包括能量储存单元，其中能量储存单元被设计为储存能量并捕获或储存测量装置的部件的间歇电流(即电能)。能量储存单元还被设计为向测量装置提供电流。
根据本发明的又一示例性实施例，能量储存单元被设计为电解电力电容器(Pufferelko)。能量储存单元可以被设计为电容器，具体地为双层电容器。
根据本发明的又一示例性实施例，测量装置包括信号放大器和至少一个比较器，其中用于节电模式的处理器被设计为断开至少信号放大器或至少一个比较器。这意味着处理器断开信号放大器或至少一个比较器，或者既断开信号放大器又断开比较器。
这种具有可以断开的信号放大器和比较器(组)的测量装置可以使得可以借助于信号放大器的节电设计来降低功耗。此外，通过处理器在没有测量信号存在的情况下断开信号放大器或比较器(这是因为在此状态下信号放大器或比较器没有消耗电力)而降低功耗。
根据本发明的又一示例性实施例，测量装置还包括开关，其中处理器或一些其他控制装置被设计为用于(如果需要自动的话)控制该开关，并且该开关通过能量储存单元调节信号放大器和至少一个比较器的能量供应。
根据本发明的又一示例性实施例，测量装置的信号放大器被设计为用于间歇性操作。
根据本发明的又一示例性实施例，测量装置的处理器被设计为用于间歇性操作。
测量装置的这种被设计为用于间歇性操作的处理器，可以使处理器可以取决于测量信号的出现来调节测量装置的功耗并由此降低总体功耗，例如通过在没有测量信号出现的情况下断开信号放大器和/或比较器(组)。
根据本发明的又一示例性实施例，要求保护一种利用根据上述示例性实施例的测量装置并利用放射源的进料的填充水平的或密度的辐射度测量的测量系统。
这种测量系统包括放射源和辐射度传感器。该测量系统可用作水平测量系统和/或密度测量系统并基于闪烁原理(scintillation principle)。辐射度传感器包括双线电源组、处理器、借助于电压倍增的高电压生成装置、闪烁器、光电倍增器、信号放大器以及一个或若干比较器。
闪烁器将射线(例如，其可以为伽马射线或一些其他电离射线，诸如α或β射线)转换为闪光，该闪光由光电倍增器转换为电流脉冲。随后的信号放大器放大电流脉冲。比较器将放大后的电流脉冲转换成数字脉冲，数字脉冲由处理器计数。取决于处理值，辐射穿过容器或穿过进料的射线的强度变化，因而脉冲率变化。
处理器根据脉冲率确定物理处理值。为了降低功耗，使用提供节电模式的节电处理器。一出现新的测量值，该处理器就被激活。如果很少的电力可用，则断开信号放大器和比较器(组)。为了收集布置的部件的峰值电流，使用充电缓慢并可以临时提供所需电流的能量储存单元(诸如电解电力电容器)。
作为功耗至可用功耗的动态匹配(电力管理)、信号放大器的节省电流设计、借助于电压倍增的光电倍增器的高电压电源组的节省电流设计的结果，以及作为放大器和处理器的间歇性操作的结果，这种测量系统可以使得可以降低具有有限电力的双线设计中的功耗。
根据本发明的又一示例性实施例，陈述了一种借助于具有双线供电装置的测量装置的用于进料的填充水平或密度的辐射度测量的测量方法，其中处理器为了节电从活动模式切换至节省电流模式，并且在出现新的测量信号的情况下处理器被激活。
根据本发明的又一实施例，陈述了一种测量方法，其还包括以下步骤：借助于能量储存单元收集电流；通过能量储存装置提供电流。
根据本发明的又一示例性实施例，陈述了一种测量方法，其还包括以下步骤：借助于处理器断开信号放大器和至少一个比较器用于节电模式。这意味着，信号放大器或至少一个比较器，或者信号放大器和至少一个比较器，可以被断开。
根据本发明的又一实施例，提供了一种测量方法，其还包括以下步骤：信号放大器间歇性操作；处理器间歇性操作。
根据本发明的又一示例性实施例，陈述了一种程序单元，当程序单元在用于进料的填充水平或密度的辐射度测量的具有双线供电装置(101)的测量装置(100)的处理器上被执行时指示处理器执行以下步骤：处理器从活动模式切换至节电模式用于节电，以及当出现新的测量信号时激活处理器。此外，可以提供以下步骤：借助于处理器断开信号放大器和至少一个比较器用于节电模式；信号放大器间歇性操作；处理器间歇性操作。
根据本发明的又一示例性实施例，陈述了一种计算机可读介质，其上储存有程序单元，该程序单元当在用于进料的填充水平或密度的辐射度测量的具有双线供电装置(101)的测量装置(100)上被执行时指示处理器执行以下步骤：处理器从活动模式切换至节电模式用于节电，以及当出现新的测量信号时激活处理器。此外，可以提供以下步骤：借助于处理器断开信号放大器和至少一个比较器用于节电模式；信号放大器间歇性操作；处理器间歇性操作。
当然也可以组合不同示例性实施例的单独特性，即使没有明确地说明，这也可以部分地导致超过单独效果的总和的有益效果。
具体地，应该注意，以上及以下参考测量装置和/或测量系统描述的特性在方法、程序单元以及计算机可读介质中也是可实现的，反之亦然。
本发明的这些和其他方面参考以下描述的示例性实施例将得到解释和澄清。
附图说明
图1示出了根据本发明的示例性实施例的具有双线供电装置的辐射度测量装置的示意图。
图2示出了根据本发明的示例性实施例的具有双线供电装置的辐射度测量系统的示意图。
图3示出了根据本发明的示例性实施例的具有双线供电装置的辐射度测量方法的流程图。
具体实施方式
以下参考附图来描述本发明的示例性实施例。
图中示例是示意性的，不是按规定比例。在以下对图的描述中，相同的附图标记用于相同或相似的元件。
图1示出了用于进料的辐射度的填充水平测量或密度测量的具有双线供电装置101的测量装置100。测量装置100可指辐射度传感器。双线供电装置101向电源组106供电，电源组通过线112向高电压生成单元107供电并通过线113向能量储存单元103(其可以被设计为电解电力电容器)供电。高电压生成单元107例如借助于电压倍增来生成高电压。高电压生成单元107通过线114将高电压提供至光电倍增器108。
闪烁器109将放射性的伽马射线转换成闪光，闪光被发射至光电倍增器108，光电倍增器将闪光转换成电流脉冲。电流脉冲通过线115从光电倍增器108发送至信号放大器104。信号放大器104放大电流脉冲并通过线116将电流脉冲转发给至少一个比较器105，该至少一个比较器将电流脉冲转换为数字脉冲。比较器105通过线117将数字脉冲引导至处理器102。处理器102对脉冲计数。
取决于处理值，放射性的场变化，因而脉冲率(pulse rate)变化。处理器102根据脉冲率确定物理处理值，并通过线118将物理处理值转发至电流输出接口或现场总线接口110。现场总线接口110被设计成4-20mA电路，或者根据Profibus标准或基金会现场总线标准来设计。现场总线接口110通过线119将物理处理值发送至电源组106，电源组通过双线供电装置101的线101之一将处理值发送至评估单元(图1中未示出)。
能量储存单元103通过开关106和线120将电流或电力提供至信号放大器104，并通过开关106和线121向比较器105供电。通过线122处理器102控制开关106，开关通过能量储存单元103调节信号放大器104的和至少一个比较器105的能量供应。
图2示出了具有测量装置100和放射源201的用于进料的辐射度的填充水平测量或密度测量的具有双线供电装置的辐射度测量系统200。放射源201将例如放射性伽马射线203发射到进料容器202上，进料容器包括例如松散材料(bulk material)或流体，其中已经穿透进料容器202或者进料容器202的松散材料或流体的放射线被测量装置100接收并被转换为测量值。
图3示出了借助于具有双线供电装置101的测量装置100的用于进料的填充水平或密度的辐射度测量的辐射度测量方法300，该方法包括以下步骤：将处理器102从活动模式切换至节电模式用于节电(步骤301)；当出现新的测量信号时激活处理器102(步骤302)；借助于能量储存单元103收集电流(步骤303)；借助于能量储存单元103提供能量(步骤304)；借助于处理器102断开信号放大器104和至少一个比较器105用于节电模式(步骤305)；信号放大器104间歇性操作(步骤306)；以及处理器102间歇性操作(步骤307)。
尽管参考示例性实施例对本发明进行了描述，但是在不脱离本发明的保护范围的情况下可以执行各种改变和改进。本发明也可以用于具有双线供电装置的利用任何辐射度测量的不同于填充水平测量或密度测量的领域。
此外，应该指出，“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多于一个的数目。具体地，因此测量装置可以例如包括多于一个的处理器、多于一个的能量储存单元、多于一个的信号放大器、多于一个的比较器或若干开关。此外，应该指出，参考以上示例性实施例中的一个来描述的特性或步骤也可以结合以上描述的其他示例性实施例的其他特性或步骤来使用。权利要求书中的附图标记不应解释为限制。

Claims (14)

1.一种用于进料的填充水平或密度的辐射度测量的具有双线供电装置(101)的测量装置(100)，其中所述测量装置(100)包括：
处理器(102)；
其中，所述处理器(102)被设计为从活动模式变为节电模式。
2.根据权利要求1所述的测量装置(100)，其中所述测量装置(100)还包括：
能量储存单元(103)；
其中，所述能量储存单元(103)被设计为储存能量；
其中，所述能量储存单元(103)被设计为收集所述测量装置(100)的部件的电流；
其中，所述能量储存单元(103)被设计为向所述测量装置(100)提供电流。
3.根据权利要求2所述的测量装置(100)，
其中，所述能量储存单元(103)被设计为电解电力电容器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的测量装置(100)，其中所述测量装置(100)还包括：
信号放大器(104)；
比较器(105)；
其中，用于所述节电模式的所述处理器(102)被设计为断开至少所述信号放大器(104)或所述至少一个比较器(105)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置(100)，其中所述测量装置(100)还包括：
开关(106)；
其中，所述处理器(102)被设计为用于控制所述开关(106)；
其中，所述开关(106)通过所述能量储存单元(103)调节所述信号放大器(104)和所述至少一个比较器(105)的能量供应。
6.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置(100)，
其中，所述信号放大器(104)被设计为用于间歇性操作。
7.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置(100)，
其中，所述处理器(102)被设计为用于间歇性操作。
8.一种用于进料的填充水平或密度的辐射度测量的测量系统(200)，包括根据权利要求1至7中任一项所述的测量装置(100)；以及
放射源(201)。
9.一种借助于具有双线供电装置(101)的测量装置(100)的用于进料的填充水平或密度的辐射度测量的测量方法(300)，其中所述测量方法(300)包括以下步骤：
将处理器(102)从活动模式切换至节电模式用于节电(301)；
如果出现新的测量信号则激活所述处理器(102)(302)。
10.根据权利要求9所述的测量方法(300)，其中所述测量方法(300)还包括以下步骤：
借助于能量储存单元(103)来收集电流(303)；
借助于能量储存单元(103)来提供电力(304)。
11.根据权利要求9或10所述的测量方法(300)，其中所述测量方法(300)还包括以下步骤：
借助于所述处理器(102)断开信号放大器(104)和至少一个比较器(105)用于节电模式(305)。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的测量方法(300)，其中所述测量方法(300)还包括以下步骤：
所述信号放大器(104)间歇性操作(306)；
所述处理器(102)间歇性操作(307)。
13.一种程序单元，当所述程序单元在用于进料的填充水平或密度的辐射度测量的具有双线供电装置(101)的测量装置(100)的处理器(102)上执行时指示所述处理器(102)执行以下步骤：
将处理器(102)从活动模式切换至节电模式用于节电(301)；
当出现新的测量信号时激活所述处理器(102)(302)。
14.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上储存有的程序单元，当所述程序单元在用于进料的填充水平或密度的辐射度测量的具有双线供电装置(101)的测量装置(100)的处理器(102)上执行时指示所述处理器(102)执行以下步骤：
将处理器(102)从活动模式切换至节电模式用于节电(301)；
当出现新的测量信号时激活所述处理器(102)(302)。
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