CN116818813B - 用于检测密度、浓度的多能量高精密辐射装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于检测密度、浓度的多能量高精密辐射装置，辐射装置包括至少一个探测器、辐射生成器和主控制器；辐射生成器用于生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束；探测器用于检测接收辐射波束形成辐射测量信息；主控制器用于接收并根据探测器传输的辐射测量信息，至少获得Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出介质的精确密度值和/或精确浓度值。本申请中的目标辐射波束具有N种不同能量值，即使具有上述N种能量值中的一种或多种目标辐射波束的信号强度不足或信号衰减程度过高，还存在具有其他能量值的目标辐射波束可供使用，有利降低辐射装置的测量误差，提升辐射装置的测量精度及稳定性。

Description

用于检测密度、浓度的多能量高精密辐射装置

技术领域

本发明实施例涉及工业测量技术领域，尤其涉及一种用于检测密度、浓度的多能量高精密辐射装置。

背景技术

在工业领域中，辐射装置兼具非接触、易于装卸和性能稳定等诸多优势，因而在高温、高压、高粉尘、高毒性或强腐蚀性等复杂工况下应用广泛。但是，现有辐射装置采用单一能量的辐射信号去检测时，当接收的单一能量的辐射信号衰减到一定程度或信号强度过低后，辐射装置的检测值精度会大打折扣且相同的容器以及相同参数的物料会对不同能量的辐射信号具有不同的作用效果，故在一些实际测量场景中，单一能量辐射信号的辐射装置测量精度较低，此外，采用单一能量的辐射信号去测量，测量结果的稳定性不够。

发明内容

本发明实施例提供一种用于检测密度、浓度的多能量高精密辐射装置，以降低辐射装置的测量误差，提升辐射装置的测量精度以及稳定度。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于检测密度、浓度的多能量高精密辐射装置，所述辐射装置包括至少一个探测器、辐射生成器和主控制器；

所述辐射生成器，用于生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束；

所述探测器，用于检测接收辐射波束形成辐射测量信息；

所述主控制器，与所述探测器连接，用于接收并根据所述探测器传输的所述辐射测量信息，至少获得Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值；

其中，N≥Q≥2，且N和Q均为整数，所述辐射波束至少包括所述目标辐射波束。

可选地，所述主控制器具体用于接收并根据所述探测器传输的所述辐射测量信息，至少获得Q组不同能量值的所述目标辐射波束的衰减信息，进而得到所述Q个密度信息和/或浓度信息，最终计算出所述容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值。

可选地，所述辐射生成器包括一个多能放射源，所述一个多能放射源直接生成并射出所述具有N种不同能量值的目标辐射波束。

可选地，所述辐射生成器包括N个单能放射源，每个所述单能放射源生成并射出一种能量值的所述目标辐射波束，且各个所述单能放射源生成并射出的所述目标辐射波束的能量值不同，从而使得所述辐射生成器生成并射出所述具有N种不同能量值的目标辐射波束。

可选地，所述辐射生成器包括至少一个单能放射源以及至少一个多能放射源，所述多能放射源用于生成并射出具有M种不同能量值的所述目标辐射波束，每个所述单能放射源生成并射出一种能量值的所述目标辐射波束且不与所述多能放射源生成并射出的M种不同能量值的所述目标辐射波束重复，使得所述辐射生成器利用所述至少一个单能放射源以及所述至少一个多能放射源生成并射出所述具有N种不同能量值的目标辐射波束；

其中，2≤M≤N，且M为整数。

可选地，所述辐射波束为复合辐射波束，所述复合辐射波束包括所述目标辐射波束以及所述辐射装置所在安装位置处的背景环境产生并发射的干扰辐射波束。

可选地，当所述辐射生成器处于非工作状态时，所述探测器检测接收所述辐射装置所在安装位置处的背景环境产生并发射的所述干扰辐射波束，基于所述干扰辐射波束获取干扰辐射测量信息，并记录保存所述干扰辐射测量信息；

当所述辐射生成器处于工作状态时，所述探测器检测接收所述复合辐射波束，基于所述复合辐射波束获取复合辐射测量信息，进而根据所述复合辐射测量信息和记录保存的所述干扰辐射测量信息，得到所述辐射测量信息。

可选地，所述辐射测量信息为所述探测器基于所述复合辐射波束形成的所述复合辐射测量信息与记录保存的所述探测器基于所述干扰辐射波束形成的所述干扰辐射测量信息之间的差别。

可选地，所述辐射测量信息包括辐射测量信号的波形、辐射测量信号的幅度、辐射测量信号的宽度、辐射测量信号的能量、辐射测量信号的产生时间、道址号、各个道址号累计计数的数量、各个道址号每次计数的时间、各个道址号计数的时间频率、各个道址号计数的时间间隔中的至少一种。

可选地，所述主控制器基于全部或部分所述Q个密度信息和/或浓度信息取平均后作为所述介质的精确密度值和/或精确浓度值；

或者，所述主控制器基于全部或部分所述Q个密度信息和/或浓度信息加权平均后作为所述介质的精确密度值和/或精确浓度值。

可选地，所述辐射生成器包括壳体，所述壳体用于包裹放射源。

可选地，所述探测器包括闪烁晶体、光电控制模块、信号处理电路、供电模块、通讯模块和MCU；

所述闪烁晶体，用于接收所述辐射波束，并对应产生光信号；

所述光电控制模块，与所述闪烁晶体连接，用于接收所述闪烁晶体传递的所述光信号，并将所述光信号转换为电信号后传输至所述信号处理电路；

所述信号处理电路，与所述光电控制模块连接，至少用于对所述电信号进行预放大、阻抗匹配和滤波成形，以形成辐射测量信号；

所述MCU，与所述信号处理电路连接，用于对所述辐射测量信号进行AD采样得到采样数据，通过分析处理所述采样数据获得所述辐射测量信息；

所述供电模块，连接在所述MCU和所述主控制器之间，用于接收所述主控制器提供的电压，保证所述探测器的正常工作；

所述通讯模块，与所述MCU连接，用于将所述MCU传递的所述辐射测量信息传输至所述主控制器。

第二方面，本发明实施例还提供了一种容器内介质浓度或密度的高精密测量方法，采用第一方面所提供的辐射装置执行所述方法，所述方法包括：

所述辐射生成器生成并射出所述具有N种不同能量值的目标辐射波束；

所述探测器检测接收所述辐射波束形成所述辐射测量信息，其中所述辐射波束至少包括所述目标辐射波束；

所述主控制器接收并根据所述探测器传输的所述辐射测量信息，至少获得所述Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出所述容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值。

可选地，所述探测器检测接收所述辐射波束形成所述辐射测量信息，包括：

所述探测器中的供电模块接收所述主控制器提供的电压，保证所述探测器的正常工作；

所述探测器中的闪烁晶体接收所述辐射波束，并对应产生光信号；

所述探测器中的光电控制模块接收所述闪烁晶体传递的所述光信号，并将所述光信号转换为电信号后传输至所述探测器中的信号处理电路；

所述信号处理电路对所述电信号进行预放大、阻抗匹配和滤波成形，以形成辐射测量信号；

所述探测器中的MCU对所述辐射测量信号进行AD采样得到采样数据；

所述MCU基于信号幅度对所述采样数据进行分类后，累计并记录每一信号幅度的所述采样数据所对应的道址号的数量；

经过预设时间后，所述MCU统计每一所述道址号的累计计数数量，即获取所述辐射测量信息；

所述探测器中的通讯模块将所述MCU传递的所述辐射测量信息传输至所述主控制器。

可选地，所述目标辐射波束的N种不同能量值已知，则所述N种不同能量值的目标辐射波束在被所述探测器接收后对应形成的每个所述电信号的信号幅度已知，从而获得所述N种不同能量值的目标辐射波束形成的所述电信号被采集后所对应的所述道址号。

可选地，所述主控制器接收并根据所述探测器传输的所述辐射测量信息，至少获得所述Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出所述容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值，包括：

所述主控制器根据所述MCU传输的所述N种不同能量值的目标辐射波束对应形成的每一所述道址号的累计计数数量，至少获得所述目标辐射波束所对应的所述Q个密度信息和/或浓度信息。

可选地，所述主控制器接收并根据所述探测器传输的所述辐射测量信息，至少获得所述Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出所述容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值，包括：

所述主控制器根据所述MCU传输的所述N种不同能量值的目标辐射波束对应形成的每一所述道址号来确定每一所述道址号周围的起始道址号与终止道址号，并统计每一所述道址号在对应所述起始道址号至所述终止道址号范围内的累计计数数量；

所述主控制器根据每一所述道址号在对应所述起始道址号至所述终止道址号范围内的累计计数数量，至少获得所述目标辐射波束所对应的所述Q个密度信息和/或浓度信息。

可选地，所述主控制器接收并根据所述探测器传输的所述辐射测量信息，至少获得所述Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出所述容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值，还包括：

所述主控制器基于全部或部分所述Q个密度信息和/或浓度信息取平均后作为所述介质的精确密度值和/或精确浓度值；或者，

所述主控制器基于全部或部分所述Q个密度信息和/或浓度信息加权平均后作为所述介质的精确密度值和/或精确浓度值。

第三方面，本发明实施例还提供了一种容器内介质浓度或密度的高精密测量方法，采用第一方面所提供的辐射装置执行所述方法，所述方法包括：

当所述辐射生成器处于非工作状态时，所述探测器检测接收所述辐射装置所在安装位置处的背景环境产生并发射的所述干扰辐射波束，基于所述干扰辐射波束获取干扰辐射测量信息，并记录保存所述干扰辐射测量信息；

当所述辐射生成器处于工作状态时，所述辐射生成器生成并射出所述具有N种不同能量值的目标辐射波束，所述探测器检测接收所述复合辐射波束，基于所述复合辐射波束获取复合辐射测量信息，进而根据所述复合辐射测量信息和记录保存的所述干扰辐射测量信息，得到所述辐射测量信息；

所述主控制器接收并根据所述探测器传输的所述辐射测量信息，至少获得所述Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出所述容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值；

其中，所述辐射测量信息为所述探测器基于所述复合辐射波束形成的所述复合辐射测量信息与记录保存的所述探测器基于所述干扰辐射波束形成的所述干扰辐射测量信息之间的差别。

本发明实施例所提供的技术方案，通过辐射生成器生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束；探测器检测接收辐射波束形成辐射测量信息；主控制器接收并根据探测器传输的辐射测量信息，至少获得Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值；其中N≥Q≥2且N和Q均为整数，辐射波束至少包括目标辐射波束。由此可见，本发明实施例中的目标辐射波束具有N种不同的能量值，由于相同的容器以及相同参数的物料对N种不同能量值的目标辐射波束产生的作用不尽相同，故即使在某一些实际测量场景下，具有上述N种不同能量值中的一种或多种能量值的目标辐射波束的信号强度不足或者信号衰减程度过高（例如信号强度不足的目标辐射波束不能通过容器及介质被探测器所接收，这就使得辐射装置无法计算出介质的密度值和/或浓度值；或者，目标辐射波束通过容器及介质后信号衰减程度过高，辐射装置难以精准计算出介质的精确密度值和/或精确浓度值），还存在具有其他能量值的目标辐射波束可供辐射装置测量使用，同时，辐射装置还可综合多个可用的目标辐射波束来进一步提高检测精度，另外，由于辐射波束的产生概率属于泊松分布，即每一预设短暂时刻产生的辐射波束的数量不尽相同，这就导致根据具有单一能量值的目标辐射波束获取的测量值会不稳定，而根据具有多个不同能量值的目标辐射波束获取得到的测量值会缩小不稳定性，故这样设置不仅能够有效保障辐射装置计算出容器内介质的密度值和/或浓度值，还利于提高该密度值和/或浓度值的精准度，降低辐射装置的测量误差，提升辐射装置的测量精度以及稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种用于检测密度、浓度的多能量高精密辐射装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种辐射生成器的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种辐射生成器的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种辐射生成器的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种探测器的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种容器内介质浓度或密度的高精密测量方法的流程图；

图7是本发明实施例提供的另一种容器内介质浓度或密度的高精密测量方法的流程图；

图8是本发明实施例提供的又一种容器内介质浓度或密度的高精密测量方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种用于检测密度、浓度的多能量高精密辐射装置的结构示意图，参见图1，辐射装置包括至少一个探测器102、辐射生成器101和主控制器104；辐射生成器101，用于生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束A；探测器102，用于检测接收辐射波束形成辐射测量信息；主控制器104，与探测器102连接，用于接收并根据探测器102传输的辐射测量信息，至少获得Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出容器103内介质（图1中未示出）的精确密度值和/或精确浓度值。

其中，N≥Q≥2，且N和Q均为整数，辐射波束至少包括目标辐射波束A。

可知地，容器103可以是能够承载介质的罐体及仓体、输送介质的管道或者其他类似的仪器或部件；以工业领域的生产设备为例，本发明实施例中的容器103可以但不限于是生产设备中的反应罐、输料管路等组件。

另外，主控制器104可以是工控机、控制主机、单片机等，主控制器104基于全部或部分Q个密度信息和/或浓度信息取平均后作为介质的精确密度值和/或精确浓度值；或者，主控制器104基于全部或部分Q个密度信息和/或浓度信息加权平均后作为介质的精确密度值和/或精确浓度值；介质的状态可以是气态、液态、气液混合态和固液混合态，优选设置为固液混合态。示例性地，辐射波束和/或目标辐射波束A可以是伽马射线波束，则辐射生成器101可以是伽马射线生成器，探测器102可以是伽马射线探测器。

可知地，辐射测量信息是指探测器102根据接收到的辐射波束所形成的测量信息。可以理解的是，密度信息可以是能够直接或间接表征容器103内介质密度的特征参数、曲线或具体数值等；相应地，浓度信息可以是能够直接或间接表征容器103内介质浓度的特征参数、曲线或具体数值等。

综上所述，本发明实施例通过辐射生成器生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束；探测器检测接收辐射波束形成辐射测量信息；主控制器接收并根据探测器传输的辐射测量信息，至少获得Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值；其中N≥Q≥2且N和Q均为整数，辐射波束至少包括目标辐射波束。由此可见，本发明实施例中的目标辐射波束具有N种不同能量值，由于相同的容器以及相同参数的物料对N种不同能量值的目标辐射波束产生的作用不尽相同，故即使在某一些实际测量场景下，具有上述N种不同能量值中的一种或多种能量值的目标辐射波束的信号强度不足或者信号衰减程度过高，还存在具有其他能量值的目标辐射波束可供辐射装置测量使用，同时，辐射装置还可综合多个可用的目标辐射波束来进一步提高检测精度，另外，由于辐射波束的产生概率属于泊松分布，即每一预设短暂时刻产生的辐射波束的数量不尽相同，这就导致根据具有单一能量值的目标辐射波束获取的测量值会不稳定，而根据具有多个不同能量值的目标辐射波束获取得到的测量值会缩小不稳定性，故这样设置能够保障辐射装置精准计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值，还利于降低辐射装置的测量误差，提升辐射装置的测量精度以及稳定性。

需要说明的是，当辐射装置实际运行时，由辐射生成器生成并射出目标辐射波束；目标辐射波束穿过空气、容器和/或介质等抵达探测器（在此过程中目标辐射波束的能量会有所衰减）；探测器检测接收辐射波束（至少包括能量已经衰减的目标辐射波束）后形成辐射测量信息，并将辐射测量信息上传至主控制器；主控制器根据辐射测量信息获得密度信息和/或浓度信息，进而计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值。

有鉴于此，主控制器的工作原理可以具体如下：

可选地，主控制器具体用于接收并根据探测器传输的辐射测量信息，至少获得Q组不同能量值的目标辐射波束的衰减信息，进而得到Q个密度信息和/或浓度信息，最终计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值。

可以理解的是，在实际工况下，辐射生成器生成并射出的一部分目标辐射波束受自身能量值较低、测量路径（测量路径可以是指辐射生成器与探测器之间的距离，测量路径可以但不限于由空气、容器和/或介质构成）过长等条件的限制可能存在能量过度衰减而难以被探测器检测接收的情况，这样一来，探测器所形成的辐射测量信息不能涵盖N种不同能量值的目标辐射波束，最终导致主控制器根据辐射测量信息获得的密度信息和/或浓度信息的数量为Q个（Q＜N）。显而易见地，当Q＝N时，说明探测器能够完整检测接收辐射生成器生成并射出的具有N种不同能量值的目标辐射波束，不再赘述。

还需要说明的是，根据辐射装置的具体设置方式，精确密度值和/或精确浓度值可以具备不同的含义、数量等，以下进行具体说明。

在一些实施例中，辐射装置可以具体包括一个探测器、辐射生成器和主控制器；其中，辐射生成器生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束；目标辐射波束先后穿过波束穿入点（即目标辐射波束射进容器的位置）、位于波束穿入点和波束穿出点（即目标辐射波束射出容器的位置）之间的介质以及波束穿出点，最后被探测器所接收；探测器根据目标辐射波束形成辐射测量信息，并将辐射测量信息上传至主控制器；主控制器根据辐射测量信息获得Q个密度信息和Q个浓度信息，进而计算出容器内位于波束穿入点和波束穿出点之间的介质的精确密度值和精确浓度值。可以理解的是，若波束穿入点和波束穿出点之间的直线路径简称为波束路径（也即前述测量路径），则精确密度值是指波束路径上介质的密度平均值，适应性地，精确浓度值是指波束路径上介质的浓度平均值，并且精确密度值和精确浓度值的数量是一个。

在另一些实施例中，辐射装置可以具体包括第一探测器、第二探测器、辐射生成器和主控制器；其中，辐射生成器生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束，具有N种不同能量值的目标辐射波束穿过第一波束路径被第一探测器所接收，第一探测器根据接收的穿过第一波束路径的目标辐射波束形成第一辐射测量信息，并将第一辐射测量信息上传至主控制器，主控制器根据第一辐射测量信息能够获得Q1个第一密度信息和Q1个第一浓度信息，进而计算出Q1个第一密度信息和Q1个第一浓度信息的平均值或加权平均值，并作为容器内位于第一波束路径上介质的第一精确密度值和第一精确浓度值；另外，具有N种不同能量值的目标辐射波束穿过第二波束路径被第二探测器所接收，第二探测器根据接收的穿过第二波束路径的目标辐射波束形成第二辐射测量信息，并将第二辐射测量信息上传至主控制器，主控制器根据第二辐射测量信息能够获得Q2个第二密度信息和Q2个第二浓度信息，进而计算出Q2个第二密度信息和Q2个第二浓度信息的平均值或加权平均值，并作为容器内位于第二波束路径上介质的第二精确密度值和第二精确浓度值。

示例性地，假设前述第一探测器和第二探测器设置在容器的某一横截面或纵截面上（即第一波束路径和第二波束路径位于同一横截面或纵截面上），则精确密度值可以是指容器内某一横截面或纵截面上介质的整体密度平均值，精确浓度值可以是指容器内某一横截面或纵截面上介质的整体浓度平均值，并且精确密度值和精确浓度值的数量是一个。具体而言，辐射生成器生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束，具有N种不同能量值的目标辐射波束穿过第一波束路径被第一探测器所接收，第一探测器根据接收的穿过第一波束路径的目标辐射波束形成第一辐射测量信息，并将第一辐射测量信息上传至主控制器，主控制器根据第一辐射测量信息能够获得Q3个第一密度信息和Q3个第一浓度信息，进而计算出Q3个第一密度信息和Q3个第一浓度信息的平均值或加权平均值，并作为容器内位于第一波束路径上介质的第一精确密度值和第一精确浓度值；另外，辐射生成器生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束，具有N种不同能量值的目标辐射波束穿过第二波束路径被第二探测器所接收，第二探测器根据接收的穿过第二波束路径的目标辐射波束形成第二辐射测量信息，并将第二辐射测量信息上传至主控制器，主控制器根据第二辐射测量信息能够获得Q4个第二密度信息和Q4个第二浓度信息，进而计算出Q4个第二密度信息和Q4个第二浓度信息的平均值或加权平均值，并作为容器内位于第二波束路径上介质的第二精确密度值和第二精确浓度值；最后，主控制器计算第一精确密度值和第二精确密度值的平均值或加权平均值以输出为精确密度值，并计算第一精确浓度值和第二精确浓度值的平均值或加权平均值以输出为精确浓度值。

在又一些实施例中，精确密度值可以是指容器内介质的整体密度平均值，精确浓度值可以是指容器内介质的整体浓度平均值，并且精确密度值和精确浓度值的数量是一个。具体来说，辐射装置可以具体包括第三探测器、第四探测器、第五探测器、辐射生成器和主控制器；其中，辐射生成器生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束，具有N种不同能量值的目标辐射波束穿过第三波束路径被第三探测器所接收，第三探测器根据接收的穿过第三波束路径的目标辐射波束形成第三辐射测量信息，并将第三辐射测量信息上传至主控制器，主控制器根据第三辐射测量信息能够获得Q5个第三密度信息和Q5个第三浓度信息，进而计算出Q5个第三密度信息和Q5个第三浓度信息的平均值和加权平均值，并作为容器内位于第三波束路径上介质的第三精确密度值和第三精确浓度值；另外，辐射生成器生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束，具有N种不同能量值的目标辐射波束穿过第四波束路径被第四探测器所接收，第四探测器根据接收的穿过第四波束路径的目标辐射波束形成第四辐射测量信息，并将第四辐射测量信息上传至主控制器，主控制器根据第四辐射测量信息能够获得Q6个第四密度信息和Q6个第四浓度信息，进而计算出Q6个第四密度信息和Q6个第四浓度信息的平均值或加权平均值，并作为容器内位于第四波束路径上介质的第四精确密度值和第四精确浓度值；辐射生成器生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束，具有N种不同能量值的目标辐射波束穿过第五波束路径被第五探测器所接收，第五探测器根据接收的穿过第五波束路径的目标辐射波束形成第五辐射测量信息，并将第五辐射测量信息上传至主控制器，主控制器根据第五辐射测量信息能够获得Q7个第五密度信息和Q7个第五浓度信息，进而计算出Q7个第五密度信息和Q7个第五浓度信息的平均值或加权平均值，并作为容器内位于第五波束路径上介质的第五精确密度值和第五精确浓度值；最后，主控制器计算第三精确密度值、第四精确密度值和第五精确密度值的平均值或加权平均值以输出为精确密度值，并计算第三精确浓度值、第四精确浓度值和第五精确浓度值的平均值或加权平均值以输出为精确浓度值。

在上述实施例的基础上，若辐射装置装设在周边存在大量同类装置的厂房中，则探测器会接收到大量的干扰噪声形成的干扰辐射波束（即辐射波束包括目标辐射波束和干扰噪声），这些干扰噪声形成的干扰辐射波束将严重影响辐射装置的计算精度，下面对强干扰噪声的应用工况下辐射装置的工作原理进行具体说明。

可选地，辐射波束为复合辐射波束，复合辐射波束包括目标辐射波束以及辐射装置所在安装位置处的背景环境产生并发射的干扰辐射波束。

可选地，当辐射生成器处于非工作状态时，探测器检测接收辐射装置所在安装位置处的背景环境产生并发射的干扰辐射波束，基于干扰辐射波束获取干扰辐射测量信息，并记录保存干扰辐射测量信息；当辐射生成器处于工作状态时，探测器检测接收复合辐射波束，基于复合辐射波束获取复合辐射测量信息，进而根据复合辐射测量信息和记录保存的干扰辐射测量信息，得到辐射测量信息。

可选地，辐射测量信息为探测器基于复合辐射波束形成的复合辐射测量信息与记录保存的探测器基于干扰辐射波束形成的干扰辐射测量信息之间的差别。

其中，辐射装置所在安装位置处的背景环境产生并发射的干扰辐射波束即前述干扰噪声。

可知地，辐射生成器处于非工作状态是指辐射生成器处于不生成和/或不射出具有N种不同能量值的目标辐射波束的状态；可以理解的是，干扰辐射测量信息是指探测器根据检测接收到的干扰辐射波束所形成的测量信息。适应性地，辐射生成器处于工作状态是指辐射生成器处于生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束的状态；可以理解的是，因为复合辐射波束包括目标辐射波束以及干扰辐射波束，所以复合辐射测量信息包括辐射测量信息和干扰辐射测量信息，基于此，探测器根据复合辐射测量信息与记录保存的干扰辐射测量信息之间的差别即可得到辐射测量信息。

示例性地，辐射装置在强干扰噪声工况下的工作流程如下：

当辐射生成器处于非工作状态时，辐射生成器不生成和/或不射出具有N种不同能量值的目标辐射波束；探测器检测接收辐射装置所在安装位置处的背景环境产生并发射的干扰辐射波束，基于干扰辐射波束获取干扰辐射测量信息，并记录保存干扰辐射测量信息；当辐射生成器处于工作状态时，辐射生成器生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束；探测器检测接收复合辐射波束，基于复合辐射波束获取复合辐射测量信息，进而根据复合辐射测量信息和记录保存的干扰辐射测量信息，得到辐射测量信息，并将辐射测量信息上传至主控制器；主控制器接收并根据探测器传输的辐射测量信息，至少获得Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值。

有鉴于此，一方面，本发明实施例巧妙地利用辐射生成器处于不同状态时探测器检测接收到的不同辐射波束之间的差别得到辐射测量信息，有效降低了外部环境中干扰噪声对辐射装置所产生的影响，提高了测量精度；另一方面，本发明实施例中的目标辐射波束具有N种不同能量值，由于相同的容器以及相同参数的物料对具有N种不同能量值的目标辐射波束产生的作用不尽相同，故即使在某一些实际测量场景下，具有上述N种不同能量值中的一种或多种能量值的目标辐射波束的信号强度不足或者信号衰减程度过高，还存在具有其他能量值的目标辐射波束可供辐射装置测量使用，同时，辐射装置还可综合多个可用的目标辐射波束来进一步提高检测精度，另外，由于辐射波束的产生属于泊松分布，即每一预设短暂时刻产生的辐射波束的数量不尽相同，这就导致根据具有单一能量值的目标辐射波束获取的测量值会不稳定，而根据具有多个能量值的目标辐射波束获取得到的测量值会缩小不稳定性，故这样设置能够保障辐射装置精准计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值，还利于降低辐射装置的测量误差，提升辐射装置的测量精度以及稳定性。

在上述实施例的基础上，具有N种不同能量值的目标辐射波束的生成方式可以有多种，下面进行具体说明。图2是本发明实施例提供的一种辐射生成器的结构示意图，图3是本发明实施例提供的另一种辐射生成器的结构示意图，图4是本发明实施例提供的又一种辐射生成器的结构示意图。参见图2-图4，可选地，辐射生成器101包括壳体1011，壳体1011用于包裹放射源。

可选地，辐射生成器101包括一个多能放射源1012，一个多能放射源1012直接生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束。

可选地，辐射生成器101包括N个单能放射源1013，每个单能放射源1013生成并射出一种能量值的目标辐射波束，且各个单能放射源1013生成并射出的目标辐射波束的能量值不同，从而使得辐射生成器101生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束。

可选地，辐射生成器101包括至少一个单能放射源1013以及至少一个多能放射源1012，多能放射源1012用于生成并射出具有M种不同能量值的目标辐射波束，每个单能放射源1013生成并射出一种能量值的目标辐射波束且不与多能放射源1012生成并射出的M种不同能量值的目标辐射波束重复，使得辐射生成器101利用至少一个单能放射源1013以及至少一个多能放射源1012生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束；其中，2≤M≤N，且M为整数。

可知地，壳体1011的形状可以但不限于是圆形、方形、椭圆形或其他形状，壳体1011中可以包含铅等密度较大的金属成分；放射源用于生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束，放射源的活度可以为豁免级别或非豁免级别；辐射生成器101包括至少一个放射通道，放射源生成的目标辐射波束从放射通道射出，具有预设扩散角度的放射通道用于确定目标辐射波束的发射角度，发射通道的方向可以根据现场安装情况进行适应性开设；壳体1011上设置有至少一个开关构件（图2-图4均未示出），当开关构件打开时，放射源生成的目标辐射波束从放射通道射出壳体1011。

可知地，预设扩散角度和发射角度均与探测器的固定方位有关。示例性地，辐射生成器101形成有两个放射通道（分别为第一放射通道和第二放射通道），第一放射通道和第二放射通道分别具有第一预设扩散角度和第二预设扩散角度，放射源生成的目标辐射波束沿第一放射通道射出进而形成第一目标辐射波束，第一目标辐射波束经第一波束路径对应射向第一探测器；相应地，放射源生成的目标辐射波束沿第二放射通道射出进而形成第二目标辐射波束，第二目标辐射波束经第二波束路径对应射向第二探测器。可以理解的是，第一预设扩散角度和第二预设扩散角度可以相同，也可以不同；在一些实施例中，第一预设扩散角度可以大于第二预设扩散角度；在另一些实施例中，第一预设扩散角度可以小于第二预设扩散角度。

另外，开关构件的具体工作原理可以是，当开关构件打开放射通道时，放射源产生的目标辐射波束能够从相应的放射通道射出；当开关构件关闭放射通道时，放射源产生的目标辐射波束无法从相应的放射通道射出。在一些实施例中，辐射生成器101形成第一放射通道和第二放射通道，开关构件可以包括第一开关构件和第二开关构件，第一开关构件用于打开或关闭第一放射通道，第二开关构件用于打开或关闭第二放射通道；在另一些实施例中，第一放射通道和第二放射通道可以共用一个开关构件，开关构件可以同时控制第一放射通道和第二放射通道的开闭状态。

可知地，开关构件可以采用自动方式、手动方式、气动方式或其他方式打开或关闭放射通道，即不同种类的开关构件可采用不同方式开关放射通道。示例性地，若开关构件采用自动方式或气动方式打开或关闭放射通道，辐射生成器101可以具有开关控制电路板并与主控制器建立通讯连接，由主控制器将开关控制信号发送至辐射生成器101的开关控制电路板，进而控制开关构件打开或关闭放射通道。

综上，本发明实施例中的目标辐射波束具有N种不同能量值，由于相同的容器以及相同参数的物料对具有N种不同能量值的目标辐射波束产生的作用不尽相同，故即使在某一些实际测量场景下，具有上述N种不同能量值中的一种或多种能量值的目标辐射波束的信号强度不足或者信号衰减程度过高，还存在具有其他能量值的目标辐射波束可供辐射装置测量使用，同时，辐射装置还可综合多个可用的目标辐射波束来进一步提高检测精度，另外，由于辐射波束的产生概率属于泊松分布，即每一预设短暂时刻产生的辐射波束的数量不尽相同，这就导致根据具有单一能量值的目标辐射波束获取的测量值会不稳定，而根据具有多个能量值的目标辐射波束获取得到的测量值会缩小不稳定性，故这样设置能够保障辐射装置精准计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值，还利于降低辐射装置的测量误差，提升辐射装置的测量精度以及稳定性。同时，本发明实施例所提供的辐射装置无需在容器上开槽或打孔，易于安装，布置灵活，实用性强，且不会影响生产的连续性。

在上述实施例的基础上，图5是本发明实施例提供的一种探测器的结构示意图，参见图5，可选地，探测器包括闪烁晶体1021、光电控制模块1022、信号处理电路1023、供电模块1024、通讯模块1025和MCU1026；闪烁晶体1021，用于接收辐射波束，并对应产生光信号；光电控制模块1022，与闪烁晶体1021连接，用于接收闪烁晶体1021传递的光信号，并将光信号转换为电信号后传输至信号处理电路1023；信号处理电路1023，与光电控制模块1022连接，至少用于对电信号进行预放大、阻抗匹配和滤波成形，以形成辐射测量信号；MCU1026，与信号处理电路1023连接，用于对辐射测量信号进行AD采样得到采样数据，通过分析处理采样数据获得辐射测量信息；供电模块1024，连接在MCU1026和主控制器之间，用于接收主控制器提供的电压，保证探测器的正常工作；通讯模块1025，与MCU1026连接，用于将MCU1026传递的辐射测量信息传输至主控制器。

可选地，辐射测量信息包括辐射测量信号的波形、辐射测量信号的幅度、辐射测量信号的宽度、辐射测量信号的能量、辐射测量信号的产生时间、道址号、各个道址号累计计数的数量、各个道址号每次计数的时间、各个道址号计数的时间频率、各个道址号计数的时间间隔中的至少一种。

其中，闪烁晶体1021可以适应性替换为塑料闪烁体等；光电控制模块1022可以是光电倍增管。

在一个具体的例子中，主控制器可以包含通讯单元、电源单元、处理单元和人机交互单元。电源单元用于给探测器进行供电，使其正常工作；处理单元用于接收由通讯模块1025传递而来的辐射测量信息；放射源产生的具有N种不同能量值的目标辐射波束射出壳体后，经位于放射源与探测器之间的容器以及容器内介质作用后被探测器所接收，不同密度/浓度的介质对具有N种不同能量值的目标辐射波束的作用不尽相同，当介质的密度和/或浓度发生变化时，探测器所接收检测的辐射波束也会相应发生变化，处理单元根据接收到的辐射测量信息进行处理分析可得具有N种不同能量值的辐射波束对应的Q个密度信息和/或浓度信息，依据上述Q个密度信息和/或浓度信息处理单元能够确定介质的精确密度值和/或精确浓度值。此外，通讯单元用于将主控制器得到的介质的精确密度值和/或精确浓度值传递至现场控制系统或人机交互单元，现场控制系统或人机交互单元根据精确密度值和/或精确浓度值调整或布署相关后续工艺；通讯单元可以为RS485通讯、4-20mA信号、其他可用于工业通讯的信号或无线传输方式的信号等；人机交互单元用于显示精确密度值和/或精确浓度值，用户也可以通过人机交互单元对探测器执行预约调试、参数修改、数据获取等操作。

示例性地，辐射装置的工作原理可以具体如下：

辐射生成器产生以及射出具有N种不同能量值的目标辐射波束，辐射装置所在安装位置处的背景环境产生并发射干扰辐射波束，各个能量的辐射波束入射至闪烁晶体1021后，闪烁晶体1021会因电离、激发而产生光信号，辐射波束的能量越高对应产生的光信号越强，故闪烁晶体1021会产生很多不同强度的光信号，每个强度的光信号对应一种能量值的辐射波束。闪烁晶体1021外部设置有包装外壳、光导以及光耦合剂，外壳的材质可以为铝材质或不锈钢材质，闪烁晶体1021通过光导以及耦合剂将光信号传输至光电控制模块1022。光电控制模块1022将各个强度的光信号转换成对应的电信号，并输出电信号，电信号的强度与入射至闪烁晶体1021的辐射波束的能量呈线性关系，辐射波束的能量越强，电信号的强度越大。光电控制模块1022具体包含光电倍增管、分压器、高压产生器、电压控制与反馈电路。光电倍增管里设置有多级放大系统，在高压电场下对入射的光信号进行加速和倍增，故光电倍增管的增益很大，且对高压产生器的输出电压非常敏感，因此，高压产生器需要输出足够稳定的高电压，以防止高压电平偏移引起光电倍增管增益的偏移。分压器会将高压产生器输出的电压合理分配到各倍增极上，并使各倍增极之间拥有合适的电压梯度分布。电压控制与反馈电路检测高压产生器的输出电压并反馈至MCU1026，从而对高压产生器的输出电压进行调节与控制，保证高压产生器输出电压的稳定性。信号处理电路1023将光电控制模块1022输出的电信号进行整形后形成辐射测量信号，信号处理电路1023可以包含前置放大器、滤波成形电路，其中前置放大器将电信号进行预放大、阻抗匹配，形成一个曳尾形脉冲，然后在滤波成形电路的作用下，脉冲信号成形且无拖尾现象，从而形成辐射测量信号。MCU1026的AD采样电路对辐射测量信号进行采样得到离散数字信号（即采样数据），AD采样频率一般设置在4M以上，采样频率越高，采样得到的离散数字信号就越多，就越接近真实的辐射测量信号；同时，AD采样电路的数据位数决定着道址号的数量。MCU1026对离散数字信号进行甄别、处理，可得辐射测量信号的产生时间、辐射测量信号的波形、辐射测量信号的幅度等，由于辐射测量信号的幅度与辐射波束的能量呈正比，故也可得辐射波束的能量；辐射波束的能量越大，电信号的幅度峰值越高，离散数字信号的数值越大，对应的道址号越大，即得各个辐射测量信号所对应的道址号；MCU1026将辐射测量信号按幅度峰值的大小进行分类，每个幅度峰值对应一个道址号，记录每类辐射测量信号至对应的道址号上，可得各个道址号每次计数的时间、各个道址号计数的时间频率、各个道址号计数的时间间隔等，随着时间的累计，MCU1026统计可得各个道址号上累计的数量。

由于辐射生成器中的放射源产生的目标辐射波束所具有的N种能量值已知，因而辐射生成器中放射源产生的具有N种能量值的目标辐射波束所对应的道址号已知。优选地，探测器经过预设时间后统计具有N种能量值的目标辐射波束各自对应的道址号上累计计数的数量，并传递至主控制器，主控制器根据预设时间内探测器传递的具有N种能量值的目标辐射波束对应的道址号上各自累计计数的数量得到目标辐射波束对应的Q个密度信息和/或浓度信息，主控制器将Q个密度信息和/或浓度信息中的全部或部分密度信息和/或浓度信息取均值后作为介质的精确密度值和/或精确浓度值；或者，主控制器将Q个密度信息和/或浓度信息中的全部或部分密度信息和/或浓度信息加权平均后作为介质的精确密度值和/或精确浓度值。

优选地，探测器经过预设时间后统计各个辐射波束各自对应的道址号上累计计数的数量并传递至主控制器，主控制器根据具有N种不容能量值的目标辐射波束对应的道址号确定辐射波束各自对应道址号周边的起始道址号与终止道址号，然后统计可得具有N种不同能量值的目标辐射波束各自对应起始道址号与终止道址号范围内的累计计数总量，之后主控制器根据具有N种不同能量值的目标辐射波束各自对应起始道址号与终止道址号范围内的累计计数总量得到具有N种不同能量值的目标辐射波束对应的Q个密度信息和/或浓度信息，最后主控制器将Q个密度信息和/或浓度信息中的全部或部分密度信息和/或浓度信息取均值后作为介质的精确密度值和/或精确浓度值，或者，将Q个密度信息和/或浓度信息中的全部或部分密度信息和/或浓度信息加权平均后作为介质的精确密度值和/或精确浓度值。

采用以上辐射原理进行测量，辐射波束不受粉尘、雨天、雾天、雪天等天气的影响且具有较强的穿透能力，辐射装置安装在容器的外部进行非接触式测量，容器无需开孔或开槽，故容器内的复杂工况也不会对辐射装置产生影响。同时，本发明实施例中的目标辐射波束具有N种不同能量值，由于相同的容器以及相同参数的物料对具有N种不同能量值的目标辐射波束产生的作用不尽相同，故即使在某一些实际测量场景下，具有上述N种不同能量值中的一种或多种能量值的目标辐射波束的信号强度不足或者信号衰减程度过高，还存在具有其他能量值的目标辐射波束可供辐射装置测量使用，同时，辐射装置还可综合多个可用的目标辐射波束来进一步提高检测精度，另外，由于辐射波束的产生属于泊松分布，即每一预设短暂时刻产生的辐射波束的数量不尽相同，这就导致根据具有单一能量值的目标辐射波束获取的测量值会不稳定，而根据具有多个能量值的目标辐射波束获取得到的测量值会缩小不稳定性，故这样设置能够保障辐射装置精准计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值，还利于降低辐射装置的测量误差，提升辐射装置的测量精度以及稳定性。

在上述实施例的基础上，图6是本发明实施例提供的一种容器内介质浓度或密度的高精密测量方法的流程图。本实施例可适用于各种型号容器（包括但不限于料仓、料罐或管道）内介质浓度或介质密度的高精度测量场景，该方法可以由本发明实施例中的多能量高精密辐射装置执行，该多能量高精密辐射装置可以由软件和/或硬件来实现。如图6所示，该方法具体包括如下步骤：

S601、辐射生成器生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束。

S602、探测器检测接收辐射波束形成辐射测量信息，其中辐射波束至少包括目标辐射波束。

S603、主控制器接收并根据探测器传输的辐射测量信息，至少获得Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值。

由此可见，本发明实施例中的目标辐射波束具有N种不同能量值，由于相同的容器以及相同参数的物料对具有N种不同能量值的目标辐射波束产生的作用不尽相同，故即使在某一些实际测量场景下，具有上述N种能量值中的一种或多种能量值的目标辐射波束的信号强度不足或者信号衰减程度过高，还存在具有其他能量值的目标辐射波束可供辐射装置测量使用，同时，辐射装置还可综合多个可用的目标辐射波束来进一步提高检测精度，另外，由于辐射波束的产生属于泊松分布，即每一预设短暂时刻产生的辐射波束的数量不尽相同，这就导致根据具有单一能量值的目标辐射波束获取的测量值会不稳定，而根据具有多种能量值的目标辐射波束获取得到的测量值会缩小不稳定性，故这样设置能够保障辐射装置精准计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值，还利于降低辐射装置的测量误差，提升辐射装置的测量精度以及稳定性。

在上述实施例的基础上，图7是本发明实施例提供的另一种容器内介质浓度或密度的高精密测量方法的流程图。本实施例可适用于各种型号容器（包括但不限于料仓、料罐或管道）内介质浓度或介质密度的高精度测量场景，该方法可以由本发明实施例中的多能量高精密辐射装置执行，该多能量高精密辐射装置可以由软件和/或硬件来实现。如图7所示，该方法具体包括如下步骤：

S701、辐射生成器生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束。

S702、探测器中的供电模块接收主控制器提供的电压，保证探测器的正常工作。

S703、探测器中的闪烁晶体接收辐射波束，并对应产生光信号。

S704、探测器中的光电控制模块接收闪烁晶体传递的光信号，并将光信号转换为电信号后传输至探测器中的信号处理电路。

S705、信号处理电路对电信号进行预放大、阻抗匹配和滤波成形，以形成辐射测量信号。

S706、探测器中的MCU对辐射测量信号进行AD采样得到采样数据。

S707、MCU基于信号幅度对采样数据进行分类后，累计并记录每一信号幅度的采样数据所对应的道址号的数量。

S708、经过预设时间后，MCU统计每一道址号的累计计数数量，即获取辐射测量信息。

S709、探测器中的通讯模块将MCU传递的辐射测量信息传输至主控制器。

其中，辐射波束至少包括目标辐射波束；通讯模块可以采用有线通讯方式（例如通讯线缆）或者无线通讯技术（例如蓝牙、WiFi、4G/5G或ZigBee等）将辐射测量信息传输至主控制器。

可选地，目标辐射波束的N种不同能量值已知，则N种不同能量值的目标辐射波束在被探测器接收后对应形成的每个电信号的信号幅度已知，从而获得N种不同能量值的目标辐射波束形成的电信号被采集后所对应的道址号。

S710、主控制器接收并根据探测器传输的辐射测量信息，至少获得Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值。

其中，在一个具体的例子中，S710具体包括如下步骤：

（1.1）主控制器根据MCU传输的N种不同能量值的目标辐射波束对应形成的每一道址号的累计计数数量，至少获得目标辐射波束所对应的Q个密度信息和/或浓度信息；

（1.2）所述主控制器基于全部或部分所述Q个密度信息和/或浓度信息取平均后作为所述介质的精确密度值和/或精确浓度值；或者，所述主控制器基于全部或部分所述Q个密度信息和/或浓度信息加权平均后作为所述介质的精确密度值和/或精确浓度值。

在另一个具体的例子中，S710具体包括如下步骤：

（2.1）所述主控制器根据所述MCU传输的所述N种不同能量值的目标辐射波束对应形成的每一所述道址号来确定每一所述道址号周围的起始道址号与终止道址号，并统计每一所述道址号在对应所述起始道址号至所述终止道址号范围内的累计计数数量；

（2.2）所述主控制器根据每一所述道址号在对应所述起始道址号至所述终止道址号范围内的累计计数数量，至少获得所述目标辐射波束所对应的所述Q个密度信息和/或浓度信息；

（2.3）所述主控制器基于全部或部分所述Q个密度信息和/或浓度信息取平均后作为所述介质的精确密度值和/或精确浓度值；或者，所述主控制器基于全部或部分所述Q个密度信息和/或浓度信息加权平均后作为所述介质的精确密度值和/或精确浓度值。

基于此，本发明实施例中的目标辐射波束具有N种不同能量值，由于相同的容器以及相同参数的物料对具有N种不同能量值的目标辐射波束产生的作用不尽相同，故即使在某一些实际测量场景下，具有上述N种能量值中的一种或多种能量值的目标辐射波束的信号强度不足或者信号衰减程度过高，还存在具有其他能量值的目标辐射波束可供辐射装置测量使用，同时，辐射装置还可综合多个可用的目标辐射波束来进一步提高检测精度，另外，由于辐射波束的产生属于泊松分布，即每一预设短暂时刻产生的辐射波束的数量不尽相同，这就导致根据具有单一能量值的目标辐射波束获取的测量值会不稳定，而根据具有多种能量值的目标辐射波束获取得到的测量值会缩小不稳定性，故这样设置能够保障辐射装置精准计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值，还利于降低辐射装置的测量误差，提升辐射装置的测量精度以及稳定性。

在上述实施例的基础上，图8是本发明实施例提供的又一种容器内介质浓度或密度的高精密测量方法的流程图。本实施例可适用于各种型号容器（包括但不限于料仓、料罐或管道）内介质浓度或介质密度的高精度测量场景，该方法可以由本发明实施例中的多能量高精密辐射装置执行，该多能量高精密辐射装置可以由软件和/或硬件来实现。如图8所示，该方法具体包括如下步骤：

S801、当辐射生成器处于非工作状态时，探测器检测接收辐射装置所在安装位置处的背景环境产生并发射的干扰辐射波束，基于干扰辐射波束获取干扰辐射测量信息，并记录保存干扰辐射测量信息。

S802、当辐射生成器处于工作状态时，辐射生成器生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束，探测器检测接收复合辐射波束，基于复合辐射波束获取复合辐射测量信息，进而根据复合辐射测量信息和记录保存的干扰辐射测量信息，得到辐射测量信息。

S803、主控制器接收并根据探测器传输的辐射测量信息，至少获得Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值。

其中，辐射测量信息为探测器基于复合辐射波束形成的复合辐射测量信息与记录保存的探测器基于干扰辐射波束形成的干扰辐射测量信息之间的差别。

有鉴于此，一方面，本发明实施例巧妙地利用辐射生成器处于不同状态时探测器检测接收到的不同辐射波束之间的差别得到辐射测量信息，有效降低了外部环境中干扰噪声对辐射装置所产生的影响，提高测量精度；另一方面，本发明实施例中的目标辐射波束具有N种不同的能量，由于相同的容器以及相同参数的物料对具有N种不同能量值的目标辐射波束产生的作用不尽相同，故即使在某一些实际测量场景下，具有上述N种能量值中的一种或多种能量值的目标辐射波束的信号强度不足或者信号衰减程度过高，还存在具有其他能量值的目标辐射波束可供辐射装置测量使用，同时，辐射装置还可综合多个可用的目标辐射波束来进一步提高检测精度，另外，由于辐射波束的产生属于泊松分布，即每一预设短暂时刻产生的辐射波束的数量不尽相同，这就导致根据具有单一能量值的目标辐射波束获取的测量值会不稳定，而根据具有多个能量值的目标辐射波束获取得到的测量值会缩小不稳定性，故这样设置能够保障辐射装置精准计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值，还利于降低辐射装置的测量误差，提升辐射装置的测量精度以及稳定性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (17)

1.一种用于检测密度、浓度的多能量高精密辐射装置，其特征在于，所述辐射装置包括至少一个探测器、辐射生成器和主控制器；

所述辐射生成器，用于生成并射出具有N种不同能量值的目标辐射波束；

所述探测器，用于检测接收辐射波束形成辐射测量信息；

所述主控制器，与所述探测器连接，用于接收并根据所述探测器传输的所述辐射测量信息，至少获得Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值；

其中，N≥Q≥2，且N和Q均为整数，所述辐射波束至少包括所述目标辐射波束；所述主控制器至少能基于全部或部分所述Q个密度信息和/或浓度信息取平均后作为所述介质的精确密度值和/或精确浓度值；或者，所述主控制器至少能基于全部或部分所述Q个密度信息和/或浓度信息加权平均后作为所述介质的精确密度值和/或精确浓度值。

2.根据权利要求1所述的辐射装置，其特征在于，所述主控制器具体用于接收并根据所述探测器传输的所述辐射测量信息，至少获得Q组不同能量值的所述目标辐射波束的衰减信息，进而得到所述Q个密度信息和/或浓度信息，最终计算出所述容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值。

3.根据权利要求1所述的辐射装置，其特征在于，所述辐射生成器包括一个多能放射源，所述一个多能放射源直接生成并射出所述具有N种不同能量值的目标辐射波束。

4.根据权利要求1所述的辐射装置，其特征在于，所述辐射生成器包括N个单能放射源，每个所述单能放射源生成并射出一种能量值的所述目标辐射波束，且各个所述单能放射源生成并射出的所述目标辐射波束的能量值不同，从而使得所述辐射生成器生成并射出所述具有N种不同能量值的目标辐射波束。

5.根据权利要求1所述的辐射装置，其特征在于，所述辐射生成器包括至少一个单能放射源以及至少一个多能放射源，所述多能放射源用于生成并射出具有M种不同能量值的所述目标辐射波束，每个所述单能放射源生成并射出一种能量值的所述目标辐射波束且不与所述多能放射源生成并射出的M种不同能量值的所述目标辐射波束重复，使得所述辐射生成器利用所述至少一个单能放射源以及所述至少一个多能放射源生成并射出所述具有N种不同能量值的目标辐射波束；

其中，2≤M≤N，且M为整数。

6.根据权利要求1所述的辐射装置，其特征在于，所述辐射波束为复合辐射波束，所述复合辐射波束包括所述目标辐射波束以及所述辐射装置所在安装位置处的背景环境产生并发射的干扰辐射波束。

7.根据权利要求6所述的辐射装置，其特征在于，当所述辐射生成器处于非工作状态时，所述探测器检测接收所述辐射装置所在安装位置处的背景环境产生并发射的所述干扰辐射波束，基于所述干扰辐射波束获取干扰辐射测量信息，并记录保存所述干扰辐射测量信息；

当所述辐射生成器处于工作状态时，所述探测器检测接收所述复合辐射波束，基于所述复合辐射波束获取复合辐射测量信息，进而根据所述复合辐射测量信息和记录保存的所述干扰辐射测量信息，得到所述辐射测量信息。

8.根据权利要求7所述的辐射装置，其特征在于，所述辐射测量信息为所述探测器基于所述复合辐射波束形成的所述复合辐射测量信息与记录保存的所述探测器基于所述干扰辐射波束形成的所述干扰辐射测量信息之间的差别。

9.根据权利要求1所述的辐射装置，其特征在于，所述辐射测量信息包括辐射测量信号的波形、辐射测量信号的幅度、辐射测量信号的宽度、辐射测量信号的能量、辐射测量信号的产生时间、道址号、各个道址号累计计数的数量、各个道址号每次计数的时间、各个道址号计数的时间频率、各个道址号计数的时间间隔中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的辐射装置，其特征在于，所述辐射生成器包括壳体，所述壳体用于包裹放射源。

11.根据权利要求1所述的辐射装置，其特征在于，所述探测器包括闪烁晶体、光电控制模块、信号处理电路、供电模块、通讯模块和MCU；

所述闪烁晶体，用于接收所述辐射波束，并对应产生光信号；

所述光电控制模块，与所述闪烁晶体连接，用于接收所述闪烁晶体传递的所述光信号，并将所述光信号转换为电信号后传输至所述信号处理电路；

所述信号处理电路，与所述光电控制模块连接，至少用于对所述电信号进行预放大、阻抗匹配和滤波成形，以形成辐射测量信号；

所述MCU，与所述信号处理电路连接，用于对所述辐射测量信号进行AD采样得到采样数据，通过分析处理所述采样数据获得所述辐射测量信息；

所述供电模块，连接在所述MCU和所述主控制器之间，用于接收所述主控制器提供的电压，保证所述探测器的正常工作；

所述通讯模块，与所述MCU连接，用于将所述MCU传递的所述辐射测量信息传输至所述主控制器。

12.一种容器内介质浓度或密度的高精密测量方法，其特征在于，采用权利要求1所述的辐射装置执行所述方法，所述方法包括：

所述辐射生成器生成并射出所述具有N种不同能量值的目标辐射波束；

所述探测器检测接收所述辐射波束形成所述辐射测量信息，其中所述辐射波束至少包括所述目标辐射波束；

所述主控制器接收并根据所述探测器传输的所述辐射测量信息，至少获得所述Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出所述容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值。

13.根据权利要求12所述的容器内介质浓度或密度的高精密测量方法，其特征在于，所述探测器检测接收所述辐射波束形成所述辐射测量信息，包括：

所述探测器中的供电模块接收所述主控制器提供的电压，保证所述探测器的正常工作；

所述探测器中的闪烁晶体接收所述辐射波束，并对应产生光信号；

所述探测器中的光电控制模块接收所述闪烁晶体传递的所述光信号，并将所述光信号转换为电信号后传输至所述探测器中的信号处理电路；

所述信号处理电路对所述电信号进行预放大、阻抗匹配和滤波成形，以形成辐射测量信号；

所述探测器中的MCU对所述辐射测量信号进行AD采样得到采样数据；

所述MCU基于信号幅度对所述采样数据进行分类后，累计并记录每一信号幅度的所述采样数据所对应的道址号的数量；

经过预设时间后，所述MCU统计每一所述道址号的累计计数数量，即获取所述辐射测量信息；

所述探测器中的通讯模块将所述MCU传递的所述辐射测量信息传输至所述主控制器。

14.根据权利要求13所述的容器内介质浓度或密度的高精密测量方法，其特征在于，所述目标辐射波束的N种不同能量值已知，则所述N种不同能量值的目标辐射波束在被所述探测器接收后对应形成的每个所述电信号的信号幅度已知，从而获得所述N种不同能量值的目标辐射波束形成的所述电信号被采集后所对应的所述道址号。

15.根据权利要求13所述的容器内介质浓度或密度的高精密测量方法，其特征在于，所述主控制器接收并根据所述探测器传输的所述辐射测量信息，至少获得所述Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出所述容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值，包括：

所述主控制器根据所述MCU传输的所述N种不同能量值的目标辐射波束对应形成的每一所述道址号的累计计数数量，至少获得所述目标辐射波束所对应的所述Q个密度信息和/或浓度信息。

16.根据权利要求13所述的容器内介质浓度或密度的高精密测量方法，其特征在于，所述主控制器接收并根据所述探测器传输的所述辐射测量信息，至少获得所述Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出所述容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值，包括：

所述主控制器根据所述MCU传输的所述N种不同能量值的目标辐射波束对应形成的每一所述道址号来确定每一所述道址号周围的起始道址号与终止道址号，并统计每一所述道址号在对应所述起始道址号至所述终止道址号范围内的累计计数数量；

所述主控制器根据每一所述道址号在对应所述起始道址号至所述终止道址号范围内的累计计数数量，至少获得所述目标辐射波束所对应的所述Q个密度信息和/或浓度信息。

17.一种容器内介质浓度或密度的高精密测量方法，其特征在于，采用权利要求7所述的辐射装置执行所述方法，所述方法包括：

当所述辐射生成器处于非工作状态时，所述探测器检测接收所述辐射装置所在安装位置处的背景环境产生并发射的所述干扰辐射波束，基于所述干扰辐射波束获取干扰辐射测量信息，并记录保存所述干扰辐射测量信息；

当所述辐射生成器处于工作状态时，所述辐射生成器生成并射出所述具有N种不同能量值的目标辐射波束，所述探测器检测接收所述复合辐射波束，基于所述复合辐射波束获取复合辐射测量信息，进而根据所述复合辐射测量信息和记录保存的所述干扰辐射测量信息，得到所述辐射测量信息；

所述主控制器接收并根据所述探测器传输的所述辐射测量信息，至少获得所述Q个密度信息和/或浓度信息，进而计算出所述容器内介质的精确密度值和/或精确浓度值；

其中，所述辐射测量信息为所述探测器基于所述复合辐射波束形成的所述复合辐射测量信息与记录保存的所述探测器基于所述干扰辐射波束形成的所述干扰辐射测量信息之间的差别。