CN108387293A - 机械组合式无源核子料位计及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械式料位计领域，公开了一种机械组合式无源核子料位计及其测量方法，包括运算处理器（1）以及与其信号或线路连接的输出部件（2）、至少一个无源核子传感器检测探头（3）以及至少一个机械检测探头（4）；无源核子传感器检测探头和机械检测探头均安装在测量空间内。本发明通过机械检测探头验证无源核子传感器检测探头的检测结果的准确性，提升了在复杂情况下料位计测量料位信息的准确性，即可以提供精准的连续料位信息，也可以提供精准的开关量料位信息；有效延长机械检测探头的使用寿命。

Description

机械组合式无源核子料位计及其测量方法

技术领域

本发明涉及机械式料位计领域，特别涉及一种机械组合式无源核子料位计及其测量方法。

背景技术

无源核子料位计作为测量具有一定放射性能量物料的料位测量装置，目前被广泛运用于火力发电和钢铁等工业领域。因为其具有非接触式测量以及连续测量等显著的优势，逐渐取代了传统的接触式开关量传感器如射频导纳、电容、超声波以及阻旋料位开关、音叉料位开关、振棒式料位开关。

但是，由于无源核子料位计检测的是环境与物料中的放射能量，所有其运用的环境中的背景辐射变化、物料料种组成的变化，均极大影响其测量效果。无论是无源核子料位计的开关量输出还是连续式的模拟量输出料位信息，均会发生极大的影响。

虽然，包括本发明人在内的申请人，通过各种方法进行无源核子料位计测量过程中背景辐射和料种识别与修正，但是因为背景辐射影响和料种影响时同时实施的，所有需要多个无源核子料位计探头才能完成背景与料种修正。成本高，经济性差。

而机械式料位开关如阻旋料位计、音叉料位计、振棒料位计等具有精准的测量效果，但是由于持续的机械运动，机械部件及其容易损坏，设备寿命短，可靠性差。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种机械组合式无源核子料位计及其测量方法，通过本料位计的测量方法可以获取精准的料位到达信息，也可以获取精准的连续料位信息。

技术方案：本发明提供了一种机械组合式无源核子料位，包括运算处理器以及与所述运算处理器信号或线路连接的输出部件、至少一个无源核子传感器检测探头以及至少一个机械检测探头；所述无源核子传感器检测探头和所述机械检测探头均安装在测量空间内。

优选地，所述机械检测探头安装于所述无源核子传感器检测探头的探测范围之内。

优选地，所述测量空间至少为两个，每个所述测量空间内都设置至少一个所述无源核子传感器检测探头和至少一个所述机械检测探头；各所述测量空间内的各所述无源核子传感器检测探头和各所述机械检测探头均与所述运算处理器信号或线路连接；所述运算处理器为单片机或计算机系统。这样设置使得本装置能够同时完成对多个测量空间内料位的测量，并同时输出多个测量空间内的物料料位信息。

优选地，所述机械检测探头为以下任意一种或其组合：阻旋式机械检测探头、阻移式机械检测探头、振棒式机械检测探头、音叉式机械检测探头。

进一步地，各所述无源核子传感器检测探头和/或各所述机械检测探头还分别具有各自的子输出部件。

本发明还提供了一种机械组合式无源核子料位计的测量方法，包括以下步骤：所述无源核子传感器检测探头检测测量空间内的物料辐射信息，并将所述机械检测探头停止和/或开始机械运动时，所述无源核子传感器检测探头检测到的物料辐射信息作为特征数据，然后通过所述特征数据修正预设的辐射与料位对应的数学模型，最后通过所述数学模型生成物料料位信息输出给所述输出部件。

本发明还提供了一种机械组合式无源核子料位计的测量方法，包括以下步骤：所述无源核子传感器检测探头检测测量空间内的物料辐射信息，并将所述物料辐射信息实时传递给所述运算处理器；当达到任一预设条件时，所述运算处理器控制所述机械检测探头做机械运动，此时，若所述机械检测探头的机械运动被阻止，所述运算处理器则将料位到达的信息输出给所述输出部件；当达到所有所述预设条件时，若所述机械检测探头的机械运动仍没有被阻止，所述运算处理器则对任一或所有所述预设条件进行修正。

优选地，所述预设条件为所述物料辐射信息达到预设值，和/或，时间达到预设值。

有益效果：本发明在无源核子传感器检测探头的探测范围内安装至少一个机械检测探头，一方面，运算处理器能够按照预编程序对机械检测探头的机械运动进行控制，并记录机械检测探头的机械运动的停止和/或开始时无源核子传感器检测探头检测到的物料辐射信息作为特征数据，然后通过该特征数据对预设的辐射与料位对应的数学模型进行修正，然后通过修正后的数学模型生成物料料位信息，可以在测量空间内不同高度处安装多个机械检测探头，这样就可以实现对上述数学模型进行连续多次修正，测量空间内机械检测探头设置的越多，对数学模型的修正越准确，能够保证对测量空间内料位的连续精准测量；

另一方面，运算处理器能够在达到任一预设条件时，控制机械检测探头开始进行机械运动，若机械检测探头的机械运动被阻止，则说明测量空间内的物料的料位已经达到机械检测探头所在的位置，也说明所有预设条件中至少有一个预设条件是准确的，此时，运算处理器就可以将料位到达信息通过输出部件输出；若已经达到所有预设条件，但机械检测探头的机械运动仍没有被阻止，则说明测量空间内的物料的料位没有到达机械检测探头所在的位置，也说明上述所有预设条件都不准确，则此时，运算处理器就可以对上述任一或所有预设条件进行修正，直至机械检测探头的机械运动被阻止时，运算处理器才能将料位到达的信息通过输出部件输出，有效提升本装置输出的物料到达信息的准确性。

可见，本装置通过机械检测探头验证无源核子传感器检测探头的检测结果的准确性，极大提升了在复杂情况下料位计测量料位信息的准确性，即可以提供精准的连续料位信息，也可以提供精准的开关量料位信息；另外，由于运算处理器对机械检测探头的精准控制，机械检测探头机械部分运动时间极大缩短，也能有效延长机械检测探头的使用寿命。

附图说明

图1为实施方式1和3中机械组合式无源核子料位计的结构示意图；

图2为实施方式2中机械组合式无源核子料位计的结构示意图；

图3为实施方式3中机械组合式无源核子料位计的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的介绍。

实施方式1：

本实施方式提供了一种机械组合式无源核子料位计，如图1所示，主要由运算处理器1、输出部件2、一个无源核子传感器检测探头3和一个机械检测探头4组成，无源核子料位计3、机械检测探头4和输出部件2均与运算处理器1信号或线路连接，无源核子传感器检测探头3和两个机械检测探头4均安装于测量空间内，且两个机械检测探头4安装于无源核子传感器检测探头3的探测范围内。上述机械检测探头4优选使用阻旋式机械检测探头、阻移式机械检测探头、振棒式机械检测探头或音叉式机械检测探头中的任意一种或组合；上述运算处理器1优选使用单片机。

上述机械组合式无源核子料位计的测量方法如下：

无源核子传感器检测探头3实时检测测量空间内的物料辐射信息，并将物料辐射信息实时传递给运算处理器1；运算处理器1控制机械检测探头4做机械运动，当物料到达机械检测探头4时，机械检测探头4停止机械运动，运算处理器1将此时无源核子传感器检测探头3检测到的物料辐射信息作为特征数据，然后通过该特征数据修正预设的辐射与料位对应的数学模型，最后将通过该数学模型生成的物料料位信息通过输出部件2输出；或者，当物料从机械检测探头4位置消失后，机械检测探头4又开始机械运动，运算处理器1也能将此时无源核子传感器检测探头3检测到的物料辐射信息作为特征数据，然后通过该特征数据修正预设的辐射与料位对应的数学模型，最后将通过该数学模型生成的物料料位信息通过输出部件2输出。

值得一提的是，当本实施方式中的机械组合式无源核子料位计中的无源核子传感器检测探头和机械检测探头中的其中之一因故障而无法使用时，运算处理器可以选择只使用那个没有故障的进行料位检测工作；或者因为其他需要，只按照一种原理模式进行工作。

另外，本实施方式中，无源核子传感器检测探头和/或机械检测探头还分别具有各自的子输出部件，通过各自的子输出部件能够输出它们自己检测到的物料料位信息，与输出部件输出的总的料位信息进行比较，便于用户更加全面地掌握测量空间内的料位情况。

实施方式2：

本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，实施方式1中的料位计，由于只有一个机械检测探头4，所以在一个测量过程中，无源核子传感器检测探头3最多只能获取到两个特征数据（物料进入测量空间内和物料从测量空间内抽离各一个特征数据），所以运算处理器1也就最多只能通过这两个特征数据对数学模型进行修正，修正的次数太少，则会影响测量准确性，而在本实施方式中可以实现对数学模型的多次连续修正，以能够对测量空间内的料位进行连续跟踪精准检测。

具体地说，如图2，在本实施方式中的料位计中，包括至少两个机械检测探头4，如图2，以下描述以料位计中包括三个机械检测探头4为例进行说明，三个机械检测探头4分别安装在测量空间内的高低不同的料位处，且三个机械检测探头4均与运算处理器1信号或线路连接。

本实施方式中的机械组合式无源核子料位计的测量方法如下：

无源核子传感器检测探头3实时检测测量空间内的物料辐射信息，并将物料辐射信息实时传递给运算处理器1；运算处理器1按照预编程序首先控制第一个机械检测探头4（a）（最下方的机械检测探头）做机械运动，当物料到达第一个机械检测探头4（a）时，该机械检测探头4（a）停止机械运动，此时运算处理器1将此时无源核子传感器检测探头3检测到的物料辐射信息作为特征数据，然后通过该特征数据修正预设的辐射与料位对应的数学模型，最后将通过该数学模型生成的物料料位信息通过输出部件2输出；然后运算处理器1按照预编程序控制第二个机械检测探头4（b）（中间的机械检测探头）做机械运动，当物料到达第二个机械检测探头4（b）时，该机械检测探头4（b）停止机械运动，此时运算处理器1将此时无源核子传感器检测探头3检测到的物料辐射信息作为特征数据，然后通过该特征数据修正预设的辐射与料位对应的数学模型，最后将通过该数学模型生成的物料料位信息通过输出部件2输出；然后同理，运算处理器1按照预编程序控制第三个机械检测探头4（c）（最上方的机械检测探头）做机械运动，当物料到达第三个机械检测探头4（c）时，该机械检测探头4（c）停止机械运动，此时运算处理器1将此时无源核子传感器检测探头3检测到的物料辐射信息作为特征数据，然后通过该特征数据修正预设的辐射与料位对应的数学模型，最后将通过该数学模型生成的物料料位信息通过输出部件2输出；

当物料从测量空间内慢慢抽离时，被物料掩埋的第三个机械检测探头4（c）首先恢复机械运动，在该第三个机械检测探头4（c）开始恢复机械运动的时候，运算处理器1也能将此时无源核子传感器检测探头3检测到的物料辐射信息作为特征数据，然后通过该特征数据修正预设的辐射与料位对应的数学模型，最后将通过该数学模型生成的物料料位信息通过输出部件2输出；随着物料从测量空间内慢慢抽离，被物料掩埋的第二个机械检测探头4（b）和第一个机械检测探头4（a）依次恢复机械运动，同理，在第二个机械检测探头4（b）和第一个机械检测探头4（a）开始恢复机械运动的时候，运算处理器1也能将当时无源核子传感器检测探头3检测到的物料辐射信息作为特征数据，然后通过该特征数据修正预设的辐射与料位对应的数学模型，最后将通过该数学模型分别生成的物料料位信息通过输出部件2输出。

由此可见，本实施方式中的机械组合式无源核子料位计能够实现对测量空间内物料料位信息的连续精准测量，并且所设置的机械检测探头4数量越多，所得到的料位信息越准确。

实施方式3：

本实施方式为实施方式2的进一步改进，主要改进之处在于，实施方式2中的料位计仅对一个测量空间进行料位测量，而本实施方式中料位计可以同时对两个以上测量空间进行料位测量，具体地说：

本实施方式中的料位计以同时测量两个测量空间为例，如图3所示，在两个测量空间内都分别设置两个无源核子传感器检测探头3和三个机械检测探头4，两个测量空间内的无源核子传感器检测探头3和机械检测探头4均与运算处理器1信号或线路连接，上述运算处理器1优选使用计算机系统。

本实施方式中的机械组合式无源核子料位计的测量方法与实施方式2中的相同，区别仅仅是运算处理器1能够将两个测量空间内无源核子传感器检测探头3测量到的物料辐射信息都作为特征数据，并将特征数据分别处理成对应的物料料位信息后通过输出部件2输出，即本实施方式中的料位计能够同时完成对多个测量空间内料位的测量，并同时输出多个测量空间内的物料料位信息。

除此之外，本实施方式与实施方式2完全相同，此处不做赘述。

实施方式4：

本实施方式与实施方式1中的机械组合式无源核子料位计的结构相同，区别在于测量方法不同，本实施方式中的测量方法如下：

无源核子传感器检测探头3检测测量空间内的物料辐射信息，并将物料辐射信息实时传递给运算处理器1；运算处理器中预先设定好控制机械检测探头4做机械运动的预设条件，该预设条件有两个，一个是无源核子传感器检测探头3检测到的物料辐射信息达到预设值，另一个是每隔预设时间控制机械检测探头4做机械运动，这两个预设条件中，当任意一个条件达到时，运算处理器1就控制机械检测探头4做机械运动，此时，若机械检测探头4的机械运动被阻止，则说明物料确实已经到达机械检测探头4的位置，也说明此时上述预设条件中至少有一个是准确的，此时，运算处理器1则将料位到达的信息输出给输出部件2；若上述两个预设条件都已经到达，机械检测探头4仍然没有停止机械运动，则说明物料此时还没有到达机械检测探头4所在的位置，也就说明上述两个预设条件均不准确，此时运算处理器1则会对上述任一或两个预设条件进行修正（将预设的物料辐射信息调大和/或将预设时间段延长），然后继续控制机械检测探头4机械运动，当上述经过修正后的两个预设条件再次都到达后，机械检测探头4的机械运动仍没有被阻止，则运算处理器1会再次对修正后的任一或两个预设条件进行修正，直至机械检测探头4的机械运动被阻止时，运算处理器1才将料位到达的信息输出给输出部件2。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机械组合式无源核子料位计，其特征在于，包括运算处理器（1）以及与所述运算处理器（1）信号或线路连接的输出部件（2）、至少一个无源核子传感器检测探头（3）以及至少一个机械检测探头（4）；所述无源核子传感器检测探头（3）和所述机械检测探头（4）均安装在测量空间内。

2.根据权利要求1所述的机械组合式无源核子料位计，其特征在于，所述机械检测探头（4）安装于所述无源核子传感器检测探头（3）的探测范围之内。

3.根据权利要求1所述的机械组合式无源核子料位计，其特征在于，所述测量空间至少为两个，每个所述测量空间内都设置至少一个所述无源核子传感器检测探头（3）和至少一个所述机械检测探头（4）；各所述测量空间内的各所述无源核子传感器检测探头（3）和各所述机械检测探头（4）均与所述运算处理器（1）信号或线路连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机械组合式无源核子料位计，其特征在于，所述机械检测探头（4）为以下任意一种或其组合：

阻旋式机械检测探头、阻移式机械检测探头、振棒式机械检测探头、音叉式机械检测探头。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的机械组合式无源核子料位计，其特征在于，所述运算处理器（1）为单片机或计算机系统。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的机械组合式无源核子料位计，其特征在于，各所述无源核子传感器检测探头和/或各所述机械检测探头还分别具有各自的子输出部件。

7.一种如权利要求1至6中任一项所述的机械组合式无源核子料位计的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述无源核子传感器检测探头（3）检测测量空间内的物料辐射信息，并将所述物料辐射信息实时传递给所述运算处理器（1）；所述运算处理器（1）按照预编程序控制所述机械检测探头（4）做机械运动，并将所述机械检测探头（4）停止和/或开始机械运动时，所述无源核子传感器检测探头（3）检测到的物料辐射信息作为特征数据，然后通过所述特征数据修正预设的辐射与料位对应的数学模型，最后通过所述数学模型生成物料料位信息输出给所述输出部件（2）。

8.一种如权利要求1至6中任一项所述的机械组合式无源核子料位计的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述无源核子传感器检测探头（3）检测测量空间内的物料辐射信息，并将所述物料辐射信息实时传递给所述运算处理器（1）；当达到任一预设条件时，所述运算处理器（1）控制所述机械检测探头（4）做机械运动，此时，若所述机械检测探头（4）的机械运动被阻止，所述运算处理器（1）则将料位到达的信息输出给所述输出部件（2）；当达到所有所述预设条件时，若所述机械检测探头（4）的机械运动仍没有被阻止，所述运算处理器（1）则对任一或所有所述预设条件进行修正。

9.根据权利要求8所述的机械组合式无源核子料位计，其特征在于，所述预设条件为所述物料辐射信息达到预设值，和/或，时间达到预设值。