CN104412077A - 辐射测量装置及用于在辐射测量装置中检测堆积物形成的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辐射测量装置，用于测量和/或监测被测变量，尤其是位于容器(1)中的填充物质(3)的料位或密度()，以及一种利用辐射测量装置来执行以便检测容器(1)中的堆积物形成的方法。待测量的变量借助于测量系统和比较测量系统而被测量，所述测量系统在操作期间沿着测量路径(A、A’)穿过容器(1)发送放射性辐射，并测量沿着测量路径(A、A’)从容器(1)出射的辐射强度(IA)，所述比较测量系统沿着比较路径(B、B’、C)穿过容器(1)发送放射性辐射并且测量沿着比较路径(B、B’、C)从容器(1)出射的辐射强度(IB)。比较路径(B、B’、C)延伸穿过容器(1)使得在容器(1)的内壁上存在堆积物层(21)的情形中，延伸穿过堆积物层(21)的测量路径(A、A’)的两段(A1、A3)的总和与在这两段(A1、A3)之间延伸的测量路径(A、A’)的另外的段(A2)的长度的比率(VA)不同于对于比较路径(B、B’、C)以相同方式形成的比率(VB、VC)。基于在测量系统的测量结果和比较测量系统的测量结果之间在正进行的操作中所确定的偏差来检测在正进行的操作中出现的堆积物形成。

Description

辐射测量装置及用于在辐射测量装置中检测堆积物形成的方法

技术领域

本发明涉及一种用于检测容器中的堆积物形成的方法，其中提供了用于测量和/或监测被测变量(尤其是位于容器中的物质的料位或密度)的辐射测量装置，以及本发明还涉及包括测量系统的辐射测量装置，其在操作期间沿着测量路径穿过容器发送放射性辐射。测量系统包括检测器和评估单元，该检测器测量沿着测量路径从容器出射的辐射强度，该评估单元基于测量系统的校准数据和在无堆积物的容器的情形中确定的测量辐射强度确定和输出对应于被测变量的测量结果。

背景技术

辐射测量装置在工业测量技术中被应用，例如用于测量容器中的填充物质的料位、用于监测容器中的填充物质的预定料位的超出或未超出或者用于测量填充物质的密度。

辐射测量装置通常在常规的测量方法由于尤其是在测量位置的严酷条件而不可应用时被应用。在测量位置经常存在极端高的温度和压力或化学和/或机械地非常攻击性的环境影响，这使得利用其它测量方法不可能。

放射性测量技术的基本原理是一个或多个放射性辐射体(比如Co₆₀或Cs₁₃₇制剂)被以这样的方式定位在测量位置使得由它们发射的辐射穿透待度量学地记录的区域，例如，填充有填充物质的容器的一部分，且在与辐射体相对设置的容器侧上出射的辐射强度利用合适的检测器(比如闪烁检测器)测量。出射的辐射强度取决于沿着由辐射体行进的路径到检测器的几何布置和吸收。后者在料位测量的情形中取决于位于容器的测量路径中的填充物质的料位且在密度测量的情形中取决于位于测量路径中的填充物质的密度。结果是，出射的辐射强度是容器中的填充物质的当前料位或当前密度的度量。

存在大量工业应用，在这些应用的情形中，堆积物可以随着时间而形成在容器的内壁上。术语堆积物此处指附着到内壁的材料的沉积物。例如，当位于容器中的填充物质或在管状容器的情形中流过容器的填充物质粘着到内壁时堆积物出现，且从而在容器的内壁上建立堆积物层。随着时间过去，其它沉积物或附着的材料引起该层变得越来越厚。

在这种情形中，存在的问题是，穿过容器的测量路径在堆积的材料层进入容器的情形以及也在其从容器出射的情形引导穿过堆积的材料层。相应地，进入侧以及出射侧两者，穿过容器发送的辐射的一部分在堆积物层中被吸收。因为堆积物层具有通常偏离介质的较高的密度，所以其比填充物质更强地吸收放射性辐射。这样，在测量操作中出射的辐射强度逐渐减小且因此测量结果变得越来越不可靠。由于与堆积物相关的较低的测量辐射强度，太高的料位，或太高的密度被测量。如果该测量误差没有被认识到，则其可具有致命的效果，尤其是在与安全相关的应用中。

因此，存在对于尽可能早期地检测容器中的堆积物形成的需要。确切地在应用辐射测量系统的应用中，打开容器以便在给定情形中早期检测堆积物形成通常是不可能的或直接地不可能。

此外，容器清洁(在该情形中去除堆积物)通常是尤其复杂的且昂贵的，特别是在这些应用中。

在US3,594,575A1中描述了一种料位测量装置，在此情形中，在给定情形中在容器中出现的堆积物形成可通过现场执行的测量装置的新校准而被加以考虑。在新校准中，测量辐射强度对料位的依赖性在当前存在的容器状态的情形中重新确定。在正在进行的操作中，然而，检测堆积物是否形成是不可能的。至此，甚至这里仍存在由于堆积物形成引起的未识别的测量结果错误的可能性。

发明内容

本发明的目的是提供一种辐射测量装置及可利用辐射测量装置执行的方法，在辐射测量装置及可利用辐射测量装置执行的方法中的任一种情形中，可检测测量装置的容器中的堆积物形成。

为此，本发明涉及一种用于容器中的堆积物检测的方法，其中设置了辐射测量系统，用于测量和/或监测被测变量，尤其是位于容器中的填充物质的料位或密度，所述方法包括以下步骤：

在操作期间沿着测量路径穿过容器发送放射性辐射，测量沿着所述测量路径从容器出射的辐射强度并且基于所述测量系统的校准数据和在无堆积物的容器的情形中所确定的测量辐射强度，来确定对应于所述被测变量的测量结果，其中，

借助于比较测量系统，沿着比较路径穿过容器发送放射性辐射，测量沿着所述比较路径从容器出射的辐射强度，并且基于所述比较测量系统的校准数据和在无堆积物的容器的情形中所确定的测量辐射强度，来确定对应于所述被测变量的测量结果，

其中所述比较路径以这样的方式延伸穿过容器使得在容器的内壁上存在堆积物层的情形中，延伸穿过堆积物层的测量路径的两段的总和与在这两段之间延伸的测量路径的另外的段的长度的比率不同于对于所述比较路径以相同方式形成的比率，以及

基于在所述测量系统的测量结果和所述比较测量系统的测量结果之间在正进行的操作中所确定的偏差来检测堆积物形成的出现。

在优选实施方式中，延伸穿过堆积物层的测量路径的两段的总和与在这两段之间延伸的测量路径的另外的段的长度的比率小于对于所述比较路径以相同方式形成的比率。

在另外的优选实施方式中，超出在两个测量结果之间的偏差的预定的阈值意味着已经检测到恶化所述被测变量的辐射测量的、容器中的堆积物形成。

此外，优选地，基于所述测量系统的测量结果和所述比较测量系统的测量结果之间的偏差来执行容器清洁的取决于需要的调度。

另外，本发明涉及该方法的进一步发展，其中，在堆积物的密度已知的情形中，基于以下来确定容器中的堆积物层的厚度：

利用所述测量系统所测量的辐射强度和利用所述比较测量系统所测量的辐射强度，以及

容器几何形状和容器中的测量路径和比较路径的位置。

上述实施方式的进一步发展的另外的发展包括一种方法，在此情形中，基于利用所述测量系统所测量的辐射强度、存在的堆积物层的厚度和密度，确定关于与堆积物相关的测量误差校正的测量结果。

而且，本发明涉及一种辐射测量装置，用于测量和/或监测被测变量，尤其是位于容器中的填充物质的料位或密度，包括：

测量系统，

所述测量系统在操作期间沿着测量路径穿过容器发送放射性辐射，

所述测量系统包括检测器，所述测量系统的检测器测量沿着所述测量路径从容器出射的辐射强度，并且

所述测量系统包括评估单元，所述测量系统的评估单元基于所述测量系统的校准数据和在无堆积物的容器的情形中所确定的测量辐射强度，来确定和输出对应于所述被测变量的测量结果，以及

比较测量系统，

所述比较测量系统在操作期间沿着比较路径穿过容器发送放射性辐射，

其中所述比较路径以这样的方式延伸穿过容器使得在容器的内壁上存在堆积物层的情形中，延伸穿过堆积物层的测量路径的两段的总和与在这两段之间延伸的测量路径的另外的段的长度的比率不同于对于所述比较路径以相同方式形成的比率，

所述比较测量系统包括检测器，所述比较测量系统的检测器测量沿着所述比较路径从容器出射的辐射强度，并且

所述比较测量系统包括评估单元，所述比较测量系统的评估单元基于所述比较测量系统的校准数据和在无堆积物的容器的情形中所确定的测量辐射强度，来确定对应于所述被测变量的测量结果，并且提供该测量结果用来检测在容器中的堆积物形成，其中基于在所述测量系统的测量结果和所述比较测量系统的测量结果之间在正进行的操作中所确定的偏差来检测堆积物。

在优选实施方式中，辐射测量装置包括连接到所述测量系统和所述比较测量系统的评估单元，该评估单元在操作期间连续地确定所述测量系统的测量结果和所述比较测量系统的测量结果之间的偏差。

本发明的第一变形包括辐射测量装置，在此情形中，所述测量系统和所述比较测量系统各自具有布置在容器外部的放射性辐射体，并且在此情形中，测量系统和比较测量系统的检测器各自在容器的分别沿所述测量路径或所述比较路径与各自的辐射体相对的侧上布置在容器外部。

在第一变形的优选实施方式中，容器具有圆形横截面区域，并且测量路径平行于比较路径延伸且与比较路径偏离。

本发明的第二变形包括一种辐射测量装置，在此情形中，

提供了布置在容器外部的仅单个放射性辐射体，所述单个放射性辐射体在操作期间沿着所述测量路径和所述比较路径传递辐射，

所述测量路径和所述比较路径相互成角度延伸，

所述测量系统的检测器在容器的沿着测量路径与所述单个辐射体相对的侧上布置在容器外部，并且

所述比较测量系统的检测器在容器的沿着所述比较路径与所述单个辐射体相对的侧上布置在容器外部。

另外，本发明涉及本发明的辐射测量装置的变形，在此情形中

所述测量系统和所述比较测量系统中的每一个是用于检测和/或监测容器中的预定料位的超出或未超出的系统，

所述测量系统和所述比较测量系统中的每一个具有输出，经由所述输出，所述测量系统和所述比较测量系统中的每一个输出对应于由其所测量的并且基于在无堆积物的容器的情形中所确定的校准数据的辐射强度的测量结果，并且

所述测量系统基于所测量的辐射强度或基于所述测量结果来检测和/或监测预定的料位的超出或未超出。

附图说明

现在将基于附图中的图更详细地解释本发明及其优点，在附图中，给出了实施方式的三个示例；在附图中相同的部分被提供了相同的参考标记。附图中的图显示如下：

图1是在横截面中的辐射密度测量装置；

图2是在测量系统的平面中的图1的密度测量装置的纵截面；

图3是本发明的密度测量装置的可替代实施方式；以及

图4是在测量系统的平面中的料位测量装置的纵截面。

具体实施方式

图1显示了本发明的辐射测量装置的实施方式的第一示例的原理草图，用于测量和/或监测被测变量，尤其是位于容器1中的填充物质3的料位或密度借此，用于检测测量装置的容器1中的堆积物形成的本发明方法是可执行的。首先，将利用测量填充物质的密度的测量装置的示例来描述本发明。

容器1在此以横截面显示且例如是填充物质3流过的管子，或者容纳填充物质3的直立的圆柱形罐。

测量装置包括测量系统，利用该测量系统来测量填充物质3的密度测量系统包括布置在容器外部的放射性辐射体5，该放射性辐射体5在操作期间发送沿着测量路径A穿过容器1的放射性辐射。为了实现尽可能高的测量精度，测量路径A优选地穿过容器1的横截面区域的中点。这样，对于容器1中的测量精度有关的测量路径A的部分具有在容器1中的最大可能长度，使得测量效果最大。

此外，测量系统包括测量单元7，该测量单元7测量沿着测量路径A从容器1出射的辐射强度，且基于测量系统的校准数据和在无堆积物的容器1的情形下确定的测量辐射强度来确定和输出对应于被测变量的测量结果，此处为密度在此方面，图2显示了在测量系统的平面中穿过图1的辐射测量装置的纵截面。

为此，测量单元7包括检测器9和连接到检测器9的评估单元11，该检测器9将撞击在其上的辐射强度转化为反映测量辐射强度的电信号，该评估单元11基于电信号和校准数据确定和输出对应于被测密度的测量结果。

在最简单的情形中，通过两点对准来确定校准数据，例如在测量系统的开始的背景下，两点对准利用无堆积物的容器1来执行。为此，例如，当容器1填充有具有对应于测量系统的测量范围下限的密度的填充物质3时测量撞击在检测器9上的辐射强度，以及当容器1填充有具有对应于测量系统的测量范围上限的密度的填充物质3时测量撞击在检测器9上的辐射强度。从给出根据密度测量的辐射强度的这两个测量点，然后可以限定刻度，基于该刻度，在测量操作中测量且位于两个极端值之间的每一个辐射强度与特定密度相关联。然而，此处仅作为可能的示例给出。在辐射测量技术中，通常，应用了更复杂的校准方法，其例如利用了更多对准点、线性化方法以及用于关于另外的过程变量(比如，例如，温度)的测量辐射强度的依赖性补偿的补偿方法。

根据本发明，测量装置还包括比较测量系统，利用该比较测量系统，同样地测量填充物质3的密度比较测量系统可与测量系统相同地实现。而且，在所示的实施方式的示例中，比较测量系统包括布置在容器1外部的放射性辐射体13和测量单元15，该放射性辐射体13在操作期间发送沿着比较路径B穿过容器1的放射性辐射，该测量单元15借助于检测器17测量沿着比较路径B从容器1出射的辐射强度。检测器17与评估单元19连接，评估单元19基于比较测量系统的校准数据和在无堆积物的容器的情形下确定的测量辐射强度来确定对应于密度的测量结果。

根据本发明，比较路径B以这样的方式延伸穿过容器1，使得在容器1的内壁上存在堆积物层21的情形中，在堆积物层21内和在堆积物层21外侧在容器1的内部中沿着测量路径A延伸的路径长度的比率VA与沿着比较路径B的对应比率VB不同。在这种情形中，应考虑测量路径A和比较路径B各自延伸穿过在内部附着到容器壁上，面向各自的辐射体5、13的堆积物层21的输入侧和穿过在内部附着到容器壁上，面向各自的检测器9、17的堆积物层21的输出侧。

在每一种情形中，比率VA、VB通过延伸穿过堆积物层21的输入侧和输出侧的各自的辐射路径的段A1、A3或B1、B3的长度的总和与分别在这两个段之间延伸的各自辐射路径的另外的段A2或B2的比率来给出。即，测量路径A和比较路径B根据本发明以这样的方式具体指定：

$\mathrm{VA}=\frac{A1+A3}{A2}\≠\mathrm{VB}\frac{B1+B3}{B2}$

该条件在任何容器1中是直接地可满足的，因为两个路径以这样的方式定位和定向，使得它们的引导穿过容器内部的区段具有不同的长度。这对于任何容器横截面总是可能的。因此，例如，测量路径A可以在容器1的最宽区域中引导穿过容器中间，而比较路径B仅横穿容器1的边缘区域。

在具有圆形横截面的容器1的所示示例中，这通过引导相互平行且穿过容器1相互偏离的测量路径A和比较路径B来实现，其中测量路径A穿过较宽的容器中间。

因此从关于利用测量系统可实现的测量精度的上述解释，优选地具有在容器内部延伸的最大总长度的路径用作测量路径A，所以比率VA优选地小于比率VB。这提供了另外的优势，即由于较小的比率VA，沿测量路径A的测量结果还经历了来自堆积物形成的测量结果的较小的劣化。

由于在无堆积物的容器1的情形下测量系统和比较测量系统的校准，两个系统的测量结果在无堆积物的容器1的情形下在可实现的测量精度内一致。

如果在无堆积物的容器1的情形下的测量装置被置于使用中，则测量结果因此首先一致。如果在进行的操作中随着时间增加在其厚度上在容器内部上形成了堆积物层21，则两个测量结果根据堆积物层21的密度和厚度而改变。

为此的原因是测量系统和比较测量系统随后不再排他地记录填充物质3的期望密度而是相反地记录沿着容器内部各自的辐射路径存在的平均密度。因为堆积物层21通常具有比填充物质3高的密度所以两个测量结果随着厚度增加和随着堆积物层21的密度增加而增加。

在这种情形中，适用于由测量系统测量的平均密度

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{meas}}=\frac{(A1+A3){\mathrm{\ρ}}^A+A2\mathrm{\ρ}}{A1+A2+A3}$

相应地，适用于由比较测量系统确定的平均密度

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{comp}}=\frac{(B1+B3){\mathrm{\ρ}}^A+B2\mathrm{\ρ}}{B1+B2+B3}$

然而，由于根据本发明确定的路径，由测量系统测量的密度随着堆积物层21的厚度和密度增加而增加，明显慢于利用比较测量系统测量的密度这意味着测量系统和比较测量系统的测量结果随着堆积物层21的密度增加和厚度增加而日益增加地相互偏离。

相应地，根据本发明基于在进行的操作中确定的测量系统和比较测量系统的测量结果的偏离来检测容器1中的堆积物形成。在这种情形中，然而，两个测量结果的比率可以作为偏离的定量度量来计算。可替代地，而且它们的差异可以作为度量被考虑。

在这种情形中，偏离的大小是用于辐射测量装置的测量精度的劣化的度量。相应地，可预先确定针对偏离的阈值，超出该阈值意味着已经检测到使被测变量的辐射测量恶化的、在容器1中的堆积物形成。因此，可以早期检测到使测量恶化的堆积物且因此将其加以考虑。

此外，在进行的操作中确定的测量系统的测量结果和比较测量系统的测量结果之间的偏差可以用于容器清洁的依赖于需求的调度。在这种情形中，偏差的时间发展可以被加以考虑，以便进行关于当偏差将超过阈值时的时间点的预测，或者例如做出进行所需清洁的某些其它用户定义的准则。

如果堆积物的密度已知，则基于

利用测量系统测量的辐射强度I_A，

利用比较测量系统测量的辐射强度I_B，

容器几何形状，

测量路径和比较路径A、B的位置和长度，以及

堆积物的密度

可以近似地计算容器1中附着的堆积物层21的厚度d。

对此所需的测量辐射强度I_A、I_B在任何情况下在测量的情形中确定，且因此可以直接地使用。可替代地，它们可以通过基于测量系统的测量结果和比较测量系统的测量结果以及相关的校准数据进行反算来确定。

厚度确定提供了优势，即测量系统的测量结果可以关于此处包含的堆积物相关的测量误差基于存在的堆积物层21的厚度d和密度来校正。

假设容器内壁上的堆积物层21的厚度d是均匀的，基于容器几何形状以及测量路径A和比较路径B在容器1中的位置，可以确定延伸沿着穿过堆积物层21的比较路径B的进入侧和出射侧的段的长度的总和D‘＝B1+B3与延伸沿着穿过堆积物层21的测量路径A的进入侧和出射侧的段的长度的总和D＝A1+A3的比率k，即：

$k=\frac{D^{\′}}{D}=\frac{B1+B3}{A1+A3}$

该比率k随后被假定为恒定的以简化厚度确定方法和校正方法的理解。实际上，然而，该比率k在大部分测量装置中取决于厚度d。在这种情形中，下面给出的方法步骤基本上是类似地可执行的。然而，下面给出的单个等式在该情形中不再是分析上而是相反仅数值地求解的。

在均匀厚度d的堆积物层21的情形中，由测量系统测量的辐射强度I_A是：

$I_A=I_0{e}^{-\mathrm{\μ}{\mathrm{\ρ}}^{A}D}{e}^{-\mathrm{\μ}{\mathrm{\ρ}}^{M_{(\mathrm{XA}-D)}}}---\left(1\right)$

其中XA＝A1+A2+A3，且

其中其它参数定义如下：

I_0A是依赖于由辐射体5发送的辐射强度、施加的辐射源以及辐射体5和检测器9之间的距离的平方的初始强度，

D是延伸穿过堆积物层21的输入侧和输出侧的段的长度的总和(D＝A1+A3)，

是介质3的密度，

是堆积物层21的密度，

XA是测量路径A的已知总容器1长度，以及

μ是此处假设为对于填充物质3和堆积物在介质1中和堆积物层21中近似相等以显示辐射衰减对辐射材料的密度的指数相关性的比例常数。该比例常数μ通常至少近似已知，或者可以通过参考测量来确定。

相应地，由比较测量系统测量的辐射强度I_B是：

$I_B=I_{0B}{e}^{-\mathrm{\μ}{\mathrm{\ρ}}^A\mathrm{kD}}{e}^{-\mathrm{\μ}{\mathrm{\ρ}}^{M_{(\mathrm{XB}-\mathrm{kD})}}}---\left(2\right)$

其中XB＝B1+B2+B3，且

其中其它参数定义如下：

I_0B是依赖于由辐射体13发送的辐射强度、应用的辐射源以及在辐射体13和检测器17之间的距离的平方的初始强度，

XB是容器1中的比较路径B的已知总长度，以及

μ是上面解释的比例常数。

通过被I_0A除，带入log并求解方程式(1)，获得了介质3的密度的表达式如下：

${\mathrm{\ρ}}^M=-\left(\frac{{\mathrm{\μ\ρ}}^{A}D+\ln \left(\frac{I_A}{I_{0A}}\right)}{\mathrm{\μ}(\mathrm{XA}-D)}\right)---\left(3\right)$

如果将该表达式插入被I_0B除而获得的方程式且随后带入方程式(2)的log：

$-\ln \left(\frac{I_B}{I_{0B}}\right)=\mathrm{\μ}{\mathrm{\ρ}}^A\mathrm{kD}+\mathrm{\μ}{\mathrm{\ρ}}^M(\mathrm{XB}-\mathrm{kD})---\left(4\right)$

在常数k的情形中产生用于D的二次方程式，从该方程式，可以确定D。

在上面做出的假设堆积物层21的厚度d均匀的情况下，现在可以基于D、容器1的几何形状和测量路径A在容器1中的位置来确定厚度d。在图1示出的实施方式的示例中，沿着穿过堆积物层21的测量路径A延伸的两个段A1和A3清楚地是等长的，使得堆积物层21的厚度d此处通过d＝1/2D来确定。

基于利用测量系统测量的辐射强度I_A、厚度d和堆积物层21的密度现在可以根据方程式(3)确定相对于堆积物相关的测量误差校正的介质的密度的测量结果。

这样，可以明显地减少堆积物形成对可实现的测量精度的影响。相应地，随后的容器清洁之间的时间段可以根据取决于应用的所需测量精度而最佳地加以适配。因为清洁现在仅在需要的情形中发生且不再作为预防事务，所以获得了随后的清洁之间的间隔的加长。

在最简单的情形中，可以由测量装置的操作者通过比较输出的或显示的测量系统的测量结果和比较测量系统的测量结果来执行堆积物检测。

优选地，然而，该程序通过给辐射测量装置配备与测量系统和比较测量系统连接的评估单元23来加以自动化，评估单元23用于在操作期间连续地确定测量系统的测量结果和比较测量系统的测量结果之间的偏差。为此，评估单元23优选地包括智能电子单元，比如例如微处理器，其除纯偏差确定之外还执行其它基于软件的功能，比如，例如：

比较偏差与阈值，

安排取决于需要的容器清洁，

在堆积物的密度已知的情形下确定堆积物层21的厚度，以及

在堆积物的密度已知且由此堆积物层21的厚度d确定的情形下，校正测量系统的堆积物相关的测量误差。

在这种情形中，评估单元23必须自然地也被提供执行另外的功能所需要的被测变量和参数，尤其是测量的辐射强度I_A、I_B、相关的初始强度I_0A、I_0B、沿着比较路径B穿过堆积物层21延伸的段的长度的总和D‘＝B1+B3与沿着测量路径A穿过堆积物层21延伸的段的长度的总和D＝A1+A3的比率k以及比例常数μ。

评估单元23优选地配备有输出系统25，经由输出系统25，评估单元23选择性地输出、显示和/或提供另外的评估和/或处理：

偏差，

下一个清洁日期，

堆积物层21的厚度d，和/或

测量系统的校正的测量结果。

此外，其可以补充地配备有报警器，报警器例如在偏差实现了为此预确定的阈值时被触发。而且，自然地，可以产生基于报警器启动标准的其它测量结果。

图3显示了图1中示出的辐射测量装置的变形。其不同于图1中示出的实施方式的形式仅在于其具有在外部布置在容器1上的仅单个放射性辐射体27，该放射性辐射体27在操作期间沿着测量路径A传递辐射并且在此处以与测量路径A的角度α延伸的比较路径C上传递辐射。例如，这通过作为单个辐射体27施加点形放射源来实现，该点形放射源放置在辐射保护容器中，该辐射保护容器具有带有对应于角度α的孔径角的出射开口29。而且，在该变形的情形中，测量路径A和比较路径C以这样的方式进行选择，使得分别在堆积物层A1、A3或C1、C3中延伸的段的长度的总和与在介质3中在堆积物层A1、A3或C1、C3之间延伸的段A2、C2的长度的相应比率VA和VC对于两个路径是不同的，即：

$\mathrm{VA}=\frac{A1+A3}{A2}\≠\mathrm{VC}\frac{C1+C3}{C2}$

优选地，测量路径A在此也再次延伸穿过容器1的区域，在此情形中，沿着该测量路径A在容器1内延伸的总长度是最大的。假如由于现场条件需要，也可以选择方位，在此情形中，两个路径各自以一定角度延伸以对角穿过容器横截面，即，此处为圆形的容器横截面的直径。在该情形中，然而，来自对角的两个路径的角度必须不同，以便确保比率VA和VC不相等。

测量系统和比较测量系统此处再次也分别包括布置在容器1外部的检测器9、17和与其连接的评估单元11、19。而且此处，测量系统的测量单元7的检测器9在容器1的沿着测量路径A与辐射体27相对的侧面上在外部布置在容器1上，且比较测量系统的测量单元15的检测器17在容器1的沿着比较路径C与单个辐射体27相对的侧面上在外部布置在容器1上。

本发明还可应用在用于料位测量的辐射测量装置中。此处根据本发明再次应用用于利用对应的测量结果确定容器1中的料位的测量系统和对应的比较测量系统，利用比较测量系统同样地对容器1中的料位进行测量。图4显示了在测量系统的平面中穿过测量装置的纵截面。

与密度测量相比，对于料位测量，应用了优选地在外部布置在容器1的上部区域中的放射性辐射体5’、13’，其辐射在水平方向上准直地传递，然而，在垂直方向上，其利用孔径角β传递。这通过在辐射保护容器中放置点形辐射体而规律地发生，该辐射保护容器具有相应地形成的出射开口。这样，实现了垂直方向上的辐射被发送到通过孔径角β固定的容器1的那个区域内，在该区域内料位应被记录。为了测量沿着辐射路径在该区域上在垂直方向中出射的辐射强度，使用了覆盖该区域的检测器9’、17’，例如配备有合适长度的闪烁杆的检测器。这些与被测变量相关的差异自然地与测量系统以及还有比较测量系统两者有关。

应指出，堆积物检测以上面关于密度测量装置已经描述的相同的方式发生。在这种情形中，由于传递的辐射功率在任何情况下由于垂直孔径角β的原因是较大的，优选地，关于构造，应用了对应于图1示出的具有两个放射性辐射体5’、13’的实施方式的形式的变形。在这种情形中，对于料位测量，辐射体5’沿在水平方向准直且在垂直方向在孔径角β内成扇形展开的测量路径A’发送辐射，且辐射体13’沿在水平方向准直的且在垂直方向上在孔径角β内成扇形展开的比较路径B’发送辐射。

在具有圆形横截面的容器1中的平行测量路径和比较路径A’、B’的情形中，对于辐射料位测量的平面图中的图片与对于密度测量的图1中显示的图片相同。料位测量装置的相应的参考标记因此已经与密度测量装置的参考标记一起在图1中给出。

在基本上相对于增加的辐射暴露无关的应用中，自然地，对应于对于具有仅单个辐射体的密度测量的图3中示出的变形的实施方式的形式也可以应用于在具有孔径角α的水平方向上和在具有孔径角β的垂直方向上传递辐射。

而且，在该类型的料位测量装置中，堆积物层21的厚度d可以基于测量系统和比较系统的测量结果的偏差来近似确定。在这种情形中，因为应用了基本物理原理，所以上面结合密度测量阐述的基本解释类似地适用。然而，在料位测量的情形中，在测量范围的高度内整合的辐射强度被测量，基于在无堆积物的容器1的情形中确定的校准数据，从该辐射强度导出料位。这在从用于确定堆积物层21的厚度d的物理条件且基于厚度d、料位的校正、测量系统的测量结果，设定基本方程中被加以考虑。另外，填充物质3的吸收特性被加以考虑。料位测量系统通常关于以这种方式发送的辐射功率来设计使得它们的放射性辐射完全在填充物质3中被吸收。在该情形中，仅位于填充物质的表面上方的容器1的辐射区域有助于测量系统的测量结果和比较系统的测量结果之间的偏差。然而，还存在测量系统，在此情形中，应用了较高的辐射功率，使得某些辐射穿过填充物质3。在该情形中，测量范围的整个高度和填充物质3中的吸收被加以考虑。在这种情形中，填充物质3中的吸收必须是已知的或被确定的。例如，其是基于填充物质3的密度可确定的，该密度通常在料位测量应用中被假定为已知的。

基本上，本发明的堆积物检测还可结合辐射测量装置来应用，辐射测量装置确定和/或监测预定的料位的超出或未超出。在这种情形中，该预定的料位的超出或未超出利用布置在预定的料位的高度处的辐射测量系统来记录。这些测量装置(通常称为限位开关)基本上不同于密度测量系统而仅通过测量的辐射强度的进一步处理。而且在限位开关的情形中，使用无堆积物的容器1，在位于待监测的预定的料位下方的料位处和在位于待监测的预定的料位上方的料位处执行两点校准。而且此处，在无堆积物的容器1中的两点校准的情形中测量的两个辐射强度限定刻度，基于该刻度，可以从在操作期间测量的强度导出测量结果。

因此，此处，堆积物检测可以基于这些测量结果以上面关于密度测量装置已经描述的方式来执行。在这种情形中，上面关于密度测量系统已经解释的上述细节同样地适用于测量系统和比较测量系统以及测量路径和比较路径的构造和定位。

对于检测和/或监测预定的料位的超出或未超出，基于在两点校准的情形中测量的辐射强度建立针对测量的辐射强度或针对基于校准数据从其导出的测量结果的阈值是足够的。在超出该阈值时，预定的料位的未超出被显示，且反之亦然。然而，堆积物检测不能够基于该检测或监测来执行。

为了能够以上述方式执行堆积物检测，实施为限位开关的测量系统和实施为限位开关的比较测量系统必须与输出连接，经由该输出，用于堆积物检测的各个系统的上述测量结果是可用的，如基于在无堆积物的容器的情形中的校准数据确定的。

1  容器

3  填充物质

5  辐射体

7  测量单元

9  检测器

11 评估单元

13 辐射体

15 测量单元

17 检测器

19 评估单元

21 堆积物层

23 评估单元

25 输出系统

27 辐射体

29 出射开口

Claims (12)

1.一种用于容器(1)中的堆积物检测的方法，其中设置了辐射测量系统，用于测量和/或监测被测变量，尤其是位于所述容器(1)中的填充物质(3)的料位或密度(ρ)，所述方法包括以下步骤：

-在操作期间沿着测量路径(A、A’)穿过所述容器(1)发送放射性辐射，测量沿着所述测量路径(A、A’)从所述容器(1)出射的辐射强度(I_A)，并且基于所述测量系统的校准数据和在无堆积物的容器(1)的情形中所确定的测量辐射强度(I_A)，来确定对应于所述被测变量的测量结果，其中：

-借助于比较测量系统，沿着比较路径(B、B’、C)穿过所述容器(1)发送放射性辐射，测量沿着所述比较路径(B、B’、C)从所述容器(1)出射的辐射强度(I_B)，并且基于所述比较测量系统的校准数据和在无堆积物的容器(1)的情形中所确定的测量辐射强度(I_B)，来确定对应于所述被测变量的测量结果，

--其中所述比较路径(B、B’、C)延伸穿过所述容器(1)使得在所述容器(1)的内壁上存在堆积物层(21)的情形中，延伸穿过所述堆积物层(21)的测量路径(A)的两段(A1、A3)的总和与在这两段(A1、A3)之间延伸的测量路径(A、A’)的另外的段(A2)的长度的比率(VA)不同于对于所述比较路径(B、B’、C)以相同方式形成的比率(VB、VC)，以及

-基于在所述测量系统的测量结果和所述比较测量系统的测量结果之间在正进行的操作中所确定的偏差来检测堆积物形成的出现。

2.根据权利要求1所述的方法，其中延伸穿过所述堆积物层(21)的测量路径(A、A’)的两段(A1、A3)的总和与在这两段(A1、A3)之间延伸的测量路径(A、A’)的另外的段(A2)的长度的比率(VA)小于对于所述比较路径(B、B’、C)以相同方式形成的比率(VB、VC)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中超出在两个测量结果之间的偏差的预定的阈值意味着已经检测到恶化所述被测变量的辐射测量的、所述容器(1)中的堆积物形成。

4.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述测量系统的测量结果和所述比较测量系统的测量结果之间的偏差来执行容器清洁的取决于需要的调度。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在堆积物的密度(ρ^A)已知的情形中，基于以下来确定所述容器(1)中的堆积物层(21)的厚度(d)：

-利用所述测量系统所测量的辐射强度(I_A)和利用所述比较测量系统所测量的辐射强度(I_B)，以及

-容器几何形状和所述容器(1)中的测量路径和比较路径(A、A’、B、B’)的位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，基于利用所述测量系统所测量的辐射强度(I_A)、存在的堆积物层(21)的厚度(d)和密度(ρ^A)，确定关于与堆积物相关的测量误差校正的测量结果。

7.一种辐射测量装置，用于测量和/或监测被测变量，尤其是位于容器(1)中的填充物质(3)的料位或密度(ρ)，包括：

-测量系统，

--所述测量系统在操作期间沿着测量路径(A、A’)穿过所述容器(1)发送放射性辐射，

--所述测量系统包括检测器(9、9’)，所述测量系统的检测器(9、9’)测量沿着所述测量路径(A、A’)从所述容器(1)出射的辐射强度(I_A)，并且

--所述测量系统包括评估单元(11、11’)，所述测量系统的评估单元(11、11’)基于所述测量系统(7)的校准数据和在无堆积物的容器(1)的情形中所确定的测量辐射强度(I_A)来确定和输出对应于所述被测变量的测量结果，以及

-比较测量系统，

--所述比较测量系统在操作期间沿着比较路径(B、B’、C)穿过所述容器(1)发送放射性辐射，

--其中所述比较路径(B、B’、C)延伸穿过所述容器(1)使得在所述容器(1)的内壁上存在堆积物层(21)的情形中，延伸穿过所述堆积物层(21)的测量路径(A、A’)的两段(A1、A3)的总和与在这两段(A1、A3)之间延伸的测量路径(A、A’)的另外的段(A2)的长度的比率(VA)不同于对于所述比较路径(B、B’、C)以相同方式形成的比率(VB、VC)，

--所述比较测量系统包括检测器(17、17’)，所述比较测量系统的检测器(17、17’)测量沿着所述比较路径(B、B’、C)从所述容器(1)出射的辐射强度，并且

--所述比较测量系统包括评估单元(19、19’)，所述比较测量系统的评估单元(19、19’)基于所述比较测量系统(15)的校准数据和在无堆积物的容器(1)的情形中所确定的测量辐射强度(I_B)，来确定对应于所述被测变量的测量结果，并且提供这样的测量结果用来检测在所述容器(1)中的堆积物形成，其中基于在所述测量系统的测量结果和所述比较测量系统的测量结果之间在正进行的操作中所确定的偏差来检测堆积物。

8.根据权利要求7所述的辐射测量装置，还包括：连接到所述测量系统和所述比较测量系统(23)的评估单元，所述评估单元在操作期间连续地确定所述测量系统的测量结果和所述比较测量系统的测量结果之间的偏差。

9.根据权利要求7所述的辐射测量装置，其中所述测量系统和所述比较测量系统各自具有布置在所述容器(1)外部的放射性辐射体(5、5’、13、13’)，并且所述测量系统和所述比较测量系统的检测器(9、9’、17、17’)各自在所述容器(1)的分别沿所述测量路径或所述比较路径(A、A’、B、B’)与各自的辐射体(5、5’、13、13’)相对的侧上被布置在所述容器(1)外部。

10.根据权利要求9所述的辐射测量装置，其中

-所述容器(1)具有圆形横截面区域，并且

-所述测量路径(A、A’)平行于所述比较路径(B、B’)延伸且与所述比较路径(B、B’)偏离。

11.根据权利要求7所述的辐射测量装置，其中

-提供了布置在所述容器(1)外部的仅单个放射性辐射体(27)，所述单个放射性辐射体(27)在操作期间沿着所述测量路径(A)以及沿着所述比较路径(C)传递辐射，

-所述测量路径(A)和所述比较路径(C)相互成角度(α)延伸，

-所述测量系统的检测器(9)在所述容器(1)的沿着所述测量路径(A、B)与所述单个辐射体(27)相对的侧上被布置在所述容器(1)外部，并且

-所述比较测量系统的检测器(17)在所述容器(1)的沿着所述比较路径(C)与所述单个辐射体(27)相对的侧上被布置在所述容器(1)外部。

12.根据权利要求7所述的辐射测量装置，其中

-所述测量系统和所述比较测量系统中的每一个是用于检测和/或监测所述容器(1)中的预定料位的超出或未超出的系统，

-所述测量系统和所述比较测量系统中的每一个具有输出，经由所述输出，所述测量系统和所述比较测量系统中的每一个输出对应于由其所测量的并且基于在无堆积物的容器(1)的情形中所确定的校准数据的辐射强度的测量结果，并且

-所述测量系统基于所测量的辐射强度或基于所述测量结果来检测和/或监测预定的料位的超出或未超出。