CN101957226B - 一种无源核子料位测量装置 - Google Patents

Abstract

一种无源核子料位测量装置，包括容器和灵敏单元，所述容器中盛有物料，所述灵敏单元用于检测物料的表面位置，所述装置进一步设置有辐射屏蔽体，所述辐射屏蔽体包裹灵敏单元，并在灵敏单元的探头与容器侧壁之间具有一开口，所述辐射屏蔽体能够屏蔽自然环境的放射线对灵敏单元的影响。本发明的优点在于，通过设置辐射屏蔽体屏蔽环境信号对灵敏单元的影响，以提高料位测量装置的灵敏度。尤其是将辐射屏蔽体的开口突出至灵敏单元的探头与容器壁之间，以遮挡此方向上的辐射，从而能够提高灵敏单元对与此相对的另一方向的灵敏度，例如在上部或者下部设置突出的开口，以提高灵敏单元对低或者高料位的灵敏度。

Description

一种无源核子料位测量装置

技术领域

本发明涉及非接触式测量技术领域，尤其涉及一种无源核子料位测量装置。

背景技术

所谓无源核子料位计是通过直接测量物位变化引起的测量点处的天然放射性水平的差异来测量料位的、不使用人工放射源的核子料位计。

附图1所示是现有技术中一种料位测量装置的结构示意图，包括容器10和灵敏单元19，容器10中盛有物料11，灵敏单元19可以检测到物料11的表面位置变化引起的微弱的γ射线的变化，从而检测到物料的表面位置的变化。此处γ射线的变化至少包括两种情况，一种是物料所释放的放射线强度强于环境中的放射线强度，另一种则是弱于环境的放射线强度，显然以上两种情况，物料位置的变化都会引起放射线强度的变化，灵敏单元19通过感知这一变化来判断物料11的位置等信息。如果物料的放射强度与环境相当，也可以通过在容器与灵敏单元相对的另一侧设置背景放射线屏蔽装置（例如铅板等，图中未示出）以相对增强物料的辐射强度，或者设置有微弱γ放射性的普通材料以相对增强背景的辐射强度，从而使物料的位置变化能够被测定。

由于灵敏单元19检测的是自然物质辐射出的微弱的γ射线，因此灵敏单元19的灵敏度极高。因此，灵敏单元19也很容易受到周围其他物质所辐射出的微弱的γ射线的影响，导致料位测量装置的信噪比降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种无源核子料位测量装置，能够提高测量的灵敏度，满足用户的需要。

为了解决上述问题，本发明提供了一种无源核子料位测量装置，包括容器和灵敏单元，所述容器中盛有物料，所述灵敏单元用于检测物料的表面位置，所述装置进一步设置有辐射屏蔽体，所述辐射屏蔽体包裹灵敏单元，并在灵敏单元的探头与容器侧壁之间具有一开口，所述辐射屏蔽体能够屏蔽环境中的放射线对灵敏单元的影响。

作为可选的技术方案，所述辐射屏蔽体的开口突出至灵敏单元的探头与容器壁之间，以遮挡此方向上的辐射，提高灵敏单元对与此相对的另一方向的灵敏度。例如：所述辐射屏蔽体的开口的上端的边沿设置在灵敏单元的探头与容器侧壁之间，下端的边沿与灵敏单元的探头对齐，以提高灵敏单元对低料位的报警灵敏度；所述辐射屏蔽体的开口的下端的边沿设置在灵敏单元的探头与容器侧壁之间，上端的边沿与灵敏单元的探头对齐，以提高灵敏单元对高料位的报警灵敏度；所述辐射屏蔽体的开口的上端与下端的边沿均设置在灵敏单元的探头与容器侧壁之间，以提高灵敏单元的定点报警灵敏度。

作为可选的技术方案，所述辐射屏蔽体的材料铅、铜、铁和镍中的一种或其合金。

作为可选的技术方案，所述灵敏单元选自于掺坨碘化钠晶体、计数管和半导体探测器中的一种。

本发明的优点在于，通过设置辐射屏蔽体屏蔽环境信号对灵敏单元的影响，以提高料位测量装置的灵敏度。尤其是将辐射屏蔽体的开口突出至灵敏单元的探头与容器壁之间，以遮挡此方向上的辐射，从而能够提高灵敏单元对与此相对的另一方向的灵敏度，例如在上部或者下部设置突出的开口，以提高灵敏单元对低或者高料位的灵敏度。

附图说明

附图1是本发明现有技术所述料位测量装置的结构示意图。

附图2是本发明第一具体实施方式所述料位测量装置的结构示意图。

附图3是本发明第二具体实施方式述料位测量装置的结构示意图。

附图4是本发明第三具体实施方式所述料位测量装置的结构示意图。

附图5是本发明第四具体实施方式所述料位测量装置的结构示意图。

具体实施方式

接下来结合附图详细介绍本发明所述的一种料位测量装置的具体实施方式。

附图2所示是本发明的第一具体实施方式所述装置的结构示意图，包括容器20、灵敏单元29和辐射屏蔽体28，容器20中盛有物料21，灵敏单元29能够检测物料21的表面位置。灵敏单元29具有一探头291，用于探测γ射线。辐射屏蔽体28包裹灵敏单元29，并在灵敏单元29的探头与容器20的侧壁之间具有一开口281，开口281的边沿与灵敏单元29的探头对齐，故辐射屏蔽体28能够屏蔽环境中的放射线对灵敏单元29的影响。附图2以虚线表示容器20以及环境中辐射出的γ射线。从附图2中可以看出，仅有容器20方向上从物料21中辐射出的放射线可以通过此开口281进入灵敏单元29，而其他方向上的放射线不能进入，故提高了灵敏单元29的灵敏度。

所述辐射屏蔽体28的材料铅、铜、铁和镍等重金属中的一种或其合金。所述灵敏单元29选自于掺坨碘化钠晶体传感器、计数管和半导体探测器中的一种。

附图3所示是本发明的第二具体实施方式所述装置的结构示意图，包括容器30、灵敏单元39和辐射屏蔽体38，容器30中盛有物料31，灵敏单元39能够检测物料31的表面位置。灵敏单元39具有一探头391，用于探测γ射线。与前一实施方式不同的是，辐射屏蔽体38的开口381的上端边沿设置在灵敏单元39的探头391与容器30侧壁之间，而开口381下端的边沿与灵敏单元39的探头391对齐。这样的设置可以提高灵敏单元对低料位的报警灵敏度。

具体地说，假设周围的射线水平是A（由于辐射屏蔽体38的存在，A实质上为一极小值，但严格意义上说任何屏蔽体都不能对γ射线完全屏蔽，故此处严谨起见仍然列出），灵敏单元39的安装位置下部物料的射线水平是B，安装位置以上的物料的射线水平是C，安装位置的物料的射线水平是D。通过将辐射屏蔽体38的开口381的上端边沿设置在灵敏单元39的探头391与容器30侧壁之间可以屏蔽C，从而把低料位信号的信噪比表达式B/(A+B+C+D)中分母项中的C值降低，使信噪比接近B/(A+B+D)，从而提高信噪比。从上述分析可以很容易的得出，开口381的上端边沿与容器30的侧壁越近越好，最好能与容器30的侧壁贴紧，以将C尽量降低至零，使低料位信号的信噪比接近B/(A+B+D)。

从以上分析可以看出，在第一和第二具体实施方式，无论是物料所释放的放射线强度强于环境中的放射线强度，还是弱于环境的放射线强度，这种设置都由于滤掉了环境中的噪音，因此都能够提高探测灵敏度。

在其他的实施方式中，如果物料的放射强度与环境相当，还可以通过在容器与灵敏单元相对的另一侧设置背景放射线屏蔽装置（例如铅板等，图中未示出）以增强物料的辐射强度，在此情况下，所述各个实施方式的技术方案仍然是有效的，且后续各个实施方式也同样适用于以上各种情况。

附图4所示是本发明的第三具体实施方式所述装置的结构示意图，包括容器40、灵敏单元49和辐射屏蔽体48，容器40中盛有物料41，灵敏单元49能够检测物料41的表面位置。灵敏单元49具有一探头491，用于探测γ射线。与前述各实施方式不同的是，辐射屏蔽体48的开口481的下端边沿设置在灵敏单元49的探头491与容器40侧壁之间，而开口481上端的边沿与灵敏单元49的探头491对齐。

与对上一实施方式的分析类似，这样的设置可以有效屏蔽下部的射线水平B，从而把高料位信号的信噪比从C/(A+B+C+D)提高至接近于C/(A+C+D)，故可以提高灵敏单元对高料位的报警灵敏度。且开口481的下端边沿与容器40的侧壁越近越好，最好能与容器40的侧壁贴紧，以使B尽量降低至零。

附图5所示是本发明的第四具体实施方式所述装置的结构示意图，包括容器50、灵敏单元59和辐射屏蔽体58，容器50中盛有物料51，灵敏单元59能够检测物料51的表面位置。灵敏单元59具有一探头591，用于探测γ射线。与前述各实施方式不同的是，辐射屏蔽体58的开口581的上端和下端边沿均设置在灵敏单元59的探头591与容器50侧壁之间。

与对上述各实施方式的分析类似，这样的设置可以将上部和下部的射线水平B和C屏蔽掉，从而把定点料位信号的信噪比从D/(A+B+C+D)提高至接近于D/(A+D)，故可以提高灵敏单元对定点料位的报警灵敏度。显然开口581的上端和下端边沿与容器50的侧壁越近越好，最好能与容器50的侧壁贴紧，以尽量将B和C降低至零。

需要指出的是，实际的工程应用环境中，还会在开口281（381、481）处设置一保护罩（图中未示出），例如可以是一薄钢板或者薄玻璃板。保护罩的作用是避免外界的灰尘和机械冲击影响到内部的灵敏单元。由于灵敏单元所探测的信号是γ射线，无论是薄钢板还是薄玻璃板，对γ射线的削弱程度都是很微弱的，因此加保护罩并不会影响到灵敏单元的正常工作。

本发明前文所述的优选实施方式是用以举例说明并描述本发明的目的。不应当将本发明限制在所揭露的内容之内，还有可能通过来自于上述记载内容中的启示和对本发明的实践来获得对本发明的调整和改变。因此，本发明所给出的具体实施方式并不是限制而是解释本发明的技术精神，本发明的保护范围并不受制于具体实施方式。本发明的保护范围应当由权利要求确定，对本发明的等同替换也应当视为不超出本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种无源核子料位测量装置，包括容器和灵敏单元，所述容器中盛有物料，所述灵敏单元用于检测物料的表面位置，其特征在于，所述装置进一步设置有辐射屏蔽体，所述辐射屏蔽体包裹灵敏单元，并在灵敏单元的探头与容器侧壁之间具有一开口，所述辐射屏蔽体能够屏蔽环境中的放射线对灵敏单元的影响，所述辐射屏蔽体的开口突出至灵敏单元的探头与容器壁之间，以遮挡此方向上的辐射，提高灵敏单元对于此方向相对的另一方向的灵敏度，所述辐射屏蔽体的开口的上端边沿和下端边沿中至少一个与灵敏单元的探头对齐。

2.根据权利要求1所述的无源核子料位测量装置，其特征在于，所述辐射屏蔽体的开口的上端的边沿设置在灵敏单元的探头与容器侧壁之间，下端的边沿与灵敏单元的探头对齐，以提高灵敏单元对低料位的报警灵敏度。

3.根据权利要求1所述的无源核子料位测量装置，其特征在于，所述辐射屏蔽体的开口的下端的边沿设置在灵敏单元的探头与容器侧壁之间，上端的边沿与灵敏单元的探头对齐，以提高灵敏单元对高料位的报警灵敏度。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的无源核子料位测量装置，其特征在于，所述辐射屏蔽体的材料为铅、铜、铁和镍中的一种或其合金。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的无源核子料位测量装置，其特征在于，所述灵敏单元选自于掺铊碘化钠晶体传感器、计数管和半导体探测器中的一种。

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