CN117288782B - 基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统，包括振动测量装置、辐射测量装置和控制器。振动测量装置用于识取容器或管道的振动信号后，解析出容器或管道的振动测量信息；辐射测量装置用于发射至少一束检测射线，并接收每一检测射线穿过对应辐射测量通路后所形成的衰减射线，以获得辐射测量信息；控制器用于获取振动测量信息和/或辐射测量信息，进而至少根据振动测量信息和/或辐射测量信息，确定出物料的至少一种特征参数。本申请创造性地将振动测量装置和辐射测量装置进行优缺互补，提供了一种短期内响应速度较快，不易受容器或管道结构长期的稍微形变、支撑件轻微松动等因素影响，并能长期稳定、精准执行测量的复合型检测系统。
Description
技术领域
本发明实施例涉及工业测量技术领域，尤其涉及一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统。
背景技术
目前，由于各个行业在工业领域中的测量工况、实际环境千差万别，譬如某些行业的工艺流程中会涉及高温、高压、高粉尘、强腐蚀性等复杂工况环境，因而现有接触式测量仪表受限于结构、材质等因素难以满足上述复杂工况或环境下用户需求，存在测量精度低甚至是无法测量、使用寿命短等诸多问题。
这样一来，工作无需介入高温、高压等复杂工艺流程环境的非接触式测量仪表得以应运而生。然而，受限于测量原理，现有非接触测量仪表要么测量需要长时间的积累，短期内高精度响应速度偏慢；要么测量结果易受待测容器结构长期的稍微形变、支撑件轻微松动等影响，需要经常进行人工校准，长期测量的稳定性和精准度严重不足。
有鉴于此，对于特定的一些复杂工况，亟需一种短期内响应速度较快，不易受待测容器长期轻微变形、支撑件轻微松动等因素影响，并能长期稳定、精准执行测量的非接触式检测系统，以优化工业领域各行业的工艺生产及控制。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明实施例提供一种短期内响应速度较快，不易受待测容器结构长期的稍微形变、支撑件轻微松动等因素影响，并能长期稳定、精准执行测量的高精密复合型检测系统。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统，所述检测系统安装在容器或管道的外部，所述检测系统包括振动测量装置、辐射测量装置和控制器；
所述振动测量装置，用于识取所述容器或所述管道的振动信号后，解析出所述容器或所述管道的振动测量信息；
所述辐射测量装置，与所述控制器连接，用于发射至少一束检测射线，并接收每一检测射线穿过对应的辐射测量通路后所形成的衰减射线，以获得辐射测量信息；
所述控制器，用于获取所述振动测量信息和/或所述辐射测量信息，进而至少根据所述振动测量信息和/或所述辐射测量信息，确定出物料的至少一种特征参数；
其中，所述特征参数至少包括密度、浓度、含水量、固体含量、酒精度或含沙量中的一种。
可选地，所述控制器为单独设置或者集成在所述振动测量装置或所述辐射测量装置中。
可选地，所述控制器获取所述振动测量信息和所述辐射测量信息，进而至少根据所述振动测量信息和所述辐射测量信息，确定出所述物料的至少一种特征参数，包括：
所述控制器至少根据所述振动测量信息，解析出所述物料的至少一种特征参数的振动测量值；同时，
所述控制器至少根据所述辐射测量信息，解析出所述物料的至少一种特征参数的辐射测量值；
其中，所述振动测量信息和所述辐射测量信息与所述容器和/或物料的固有参数相关联；所述振动测量值和所述辐射测量值隶属于同一种特征参数。
可选地，所述控制器对所述振动测量值和所述辐射测量值进行加权处理，以确定所述物料的至少一种特征参数。
可选地，所述控制器根据第一预设时间段内所述物料的至少一种特征参数的振动测量值的变化函数，确定所述加权处理的权重；或者，
所述控制器根据第二预设时间段内所述物料的至少一种特征参数的辐射测量值的变化函数，确定所述加权处理的权重。
可选地，所述控制器用于根据所述振动测量信息判别所述物料处于稳定状态或非稳定状态，所述物料处于稳定状态则说明所述特征参数处于稳定状态，所述物料处于非稳定状态则说明所述特征参数处于不断变化的状态；
所述控制器根据所述振动测量信息处于稳定状态时段内的辐射测量值对所述振动测量装置进行参数标定，以提高所述振动测量装置的检测精度，进而将参数标定后的所述振动测量装置检测获取的振动测量值作为所述物料的至少一种特征参数，以提高所述特征参数的检测速度。
可选地，所述控制器按照预设第一时间间隔，结合所述振动测量信息计算获得每次的振动测量值，及结合所述辐射测量信息计算获得每次的辐射测量值；
当前后两次所述振动测量值的波动被预设波动区间包含时，所述控制器将所述辐射测量值作为所述物料的至少一种特征参数；或者
当前后两次所述振动测量值的波动超出所述预设波动区间时，所述控制器将所述振动测量值作为所述物料的至少一种特征参数。
可选地，所述振动信号来源于所述容器或所述管道自身；
所述振动测量装置至少包括信号识取模块和信息解析与控制模块；
所述信号识取模块，用于识取所述振动信号；
所述信息解析与控制模块，与所述信号识取模块连接，用于控制所述信号识取模块持续识取或每隔预设第二时间间隔识取一次所述振动信号，以及根据所述振动信号解析出所述振动测量信息。
可选地，所述振动信号来源于所述振动测量装置；
所述振动测量装置至少包括击打模块、信号识取模块和信息解析与控制模块；
所述击打模块，与所述信息解析与控制模块相连且受控于所述信息解析与控制模块，用于与所述容器或所述管道碰撞以产生所述振动信号；
所述信号识取模块，用于识取所述振动信号；
所述信息解析与控制模块，除用于以预设碰撞逻辑控制所述击打模块与所述容器或所述管道碰撞以产生所述振动信号外，还与所述信号识取模块连接，用于控制所述信号识取模块持续识取或每隔预设第二时间间隔识取一次所述振动信号，以及根据所述振动信号解析出所述振动测量信息。
可选地，所述振动测量信息包含频率信息或频谱信息中的至少一种；
其中，所述频谱信息包含幅度信息或相位信息中的至少一种。
可选地，所述辐射测量装置包括辐射生成器和至少一个探测器；
所述辐射生成器，用于射出至少一束检测射线，并使每一所述检测射线穿过对应的所述辐射测量通路后被每一所述探测器所接收；
每一所述探测器，与所述辐射生成器相向设置，用于接收所述衰减射线，以获得所述辐射测量信息。
可选地，所述检测射线和所述衰减射线的类型至少为γ射线；所述辐射测量装置至少包含豁免级辐射源，所述辐射源至少选用Na22；
所述振动测量装置的原理至少是电磁测量或压电感应中的一种；或者，所述振动测量装置为声音识取装置，用于通过接触或非接触方式识取容器壁或管道壁的声振信号后，解析出所述容器或所述管道的所述振动测量信息。
第二方面，本发明实施例还提供了一种容器或管道内物料特征参数的高精密检测方法，采用第一方面所述的基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统执行所述方法，所述方法包括：
通过所述振动测量装置识取所述容器或所述管道的所述振动信号后解析出所述容器或所述管道的所述振动测量信息；
通过所述辐射测量装置发射至少一束所述检测射线，并接收每一所述检测射线穿过对应的所述辐射测量通路后所形成的所述衰减射线，以获得所述辐射测量信息；
通过所述控制器获取所述振动测量信息和/或所述辐射测量信息，进而至少根据所述振动测量信息和/或所述辐射测量信息，确定出所述物料的至少一种特征参数。
本发明实施例所提供的技术方案，通过振动测量装置识取容器或管道的振动信号后，解析出容器或管道的振动测量信息，以及，通过辐射测量装置发射至少一束检测射线，并接收每一检测射线穿过对应的辐射测量通路后所形成的衰减射线，以获得辐射测量信息；最后，通过控制器获取振动测量信息和/或辐射测量信息，进而至少根据振动测量信息和/或辐射测量信息，确定出物料的至少一种特征参数。
需要说明的是，振动测量装置及辐射测量装置均能分别用于检测容器或管道中物料特征参数（例如密度、浓度、含水量、固体含量、酒精度、含沙量等），但发明人经过仔细研究发现，振动测量具有直接、实时的特点，相应地，振动测量装置基于振动信号解析出的振动测量信息能够在短时间内直接、实时反映出容器或管道中物料特征参数的变化情况，标定后短期测量精度较高。但是，经过长时间运行后，容器或管道的内壁易结疤老化等，且振动测量受容器或管道结构长期的轻微形变等影响较大，这会导致振动测量装置产生零点漂移现象，长期测量的稳定性和精准度均不高。恰恰相反，辐射测量装置基于同位素测量方法对容器或管道中物料的情况进行检测，因此，辐射测量装置几乎不受容器或管道结构长期的稍微形变、支撑件轻微松动等的影响，能够实现高精度的长期、稳定测量。然而，辐射测量装置的短板在于，受辐射源自身辐射向外辐射射线的规律影响，辐射测量装置的输出测量精度需要一定时间的积累后才能得到高精度测量结果，高精度的检测输出响应速度较慢。
有鉴于此，发明人创造性地将振动测量装置和辐射测量装置的优缺互补，最终提供一种短期内响应速度较快，不易受待测容器结构长期的稍微形变、支撑件轻微松动等因素影响，并能长期稳定、精准执行测量的高精密复合型检测系统。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统的工作流程图；
图3是本发明实施例提供的另一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统的工作流程图；
图4是本发明实施例提供的又一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统的工作流程图；
图5是本发明实施例提供的又一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统的工作流程图；
图6是本发明实施例提供的一种容器或管道内物料特征参数的高精密检测方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
正如背景技术中提到的，受限于测量原理，现有非接触测量仪表要么测量需要长时间的积累，高精度响应速度偏慢；要么测量结果易受待测容器结构长期的稍微形变、支撑件轻微松动等影响，需要经常进行人工校准，长期测量的稳定性和精准度严重不足。发明人经过仔细研究发现，产生上述技术问题的原因在于，一方面，振动测量具有直接、实时的特点，相应地，现有振动检测设备能够在短时间内直接、实时检测出待测容器中介质参数的变化情况，短期测量精度较高。但是，经过长时间运行后，待测容器的结构长期的稍微形变、支撑件轻微松动等对振动检测设备易产生较大影响，这就导致现有振动检测设备极易产生零点漂移现象，需要经常进行人工校准，长期测量的稳定性和精准度均不高。
另一方面，现有辐射检测设备采用同位素测量方法对待测容器中介质的情况进行检测，因而现有辐射检测设备基本不受待测容器结构长期的稍微形变、支撑件轻微松动等的影响，能够实现高精度的长期、稳定测量。然而，现有辐射检测设备的缺点在于，受辐射源自身辐射向外辐射射线的规律影响，辐射检测设备的输出测量精度需要一定时间的积累后才能得到高精度测量结果，高精度的检测输出响应速度较慢。
针对上述现有振动检测设备和现有辐射检测设备的痛点问题，本发明提出如下解决方案：
图1是本发明实施例提供的一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统的结构示意图，参见图1，检测系统安装在容器或管道的外部，检测系统包括振动测量装置101、辐射测量装置102和控制器103。
振动测量装置101，用于识取容器或管道的振动信号后，解析出容器或管道的振动测量信息；辐射测量装置102，与控制器103连接，用于发射至少一束检测射线，并接收每一检测射线穿过对应的辐射测量通路后所形成的衰减射线，以获得辐射测量信息；控制器103，用于获取振动测量信息和/或辐射测量信息，进而至少根据振动测量信息和/或辐射测量信息，确定出物料的至少一种特征参数。
其中，特征参数至少包括密度、浓度、含水量、固体含量、酒精度或含沙量中的一种。特征参数可以通过4-20mA、RS485信号、无线信号等形式输出。
可知地，容器或管道可以是能够承载物料的罐体及仓体、输送物料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或管道可以但不限于是生产设备中的反应罐、输料管路等组件。物料的状态可以是固态、液态等。
在本发明实施例提供的一种实施方式中，可选地，检测射线和衰减射线的类型至少为γ射线。适应性地，辐射测量装置102可以至少包括γ射线发射器和γ射线接收器，其中，γ射线发射器可以具体用于发射至少一束检测射线，γ射线接收器可以具体用于接收每一检测射线穿过对应的辐射测量通路后所形成的衰减射线，以获得辐射测量信息。
在本发明实施例提供的另一种实施方式中，可选地，辐射测量装置102至少包含豁免级辐射源，辐射源至少选用Na22。在实际应用中，辐射源可以可更换地设置在前述γ射线发射器的内部。用户可以通过记录辐射源的安装使用时间，结合辐射源自身的放射特性，对辐射源进行定期更换。具体来说，除Na22以外，辐射源的类型还可以为CS137或CO60，Na22、CS137、CO60的活度可以为豁免水平（即豁免级辐射源），Na22、CS137、CO60均具有半衰期（每种类型的辐射源自身具有的放射特性），故可通过记录Na22、CS137、CO60的安装使用时间，在Na22、CS137、CO60到达半衰期时进行更换。可以理解的是，豁免级别的辐射源使用安全，对用户身体不会产生危害，用户可以放心使用；同时，辐射源的活度越大，每秒产生的源射线的数量就越多，辐射测量装置102射出的检测射线的数量就越多，射出的检测射线的强度也越大。
在本发明实施例提供的又一种实施方式中，振动测量装置101可以通过接触或非接触方式来直接或间接获取容器或管道的机械振动信号（即振动信号是机械振动信号；该机械振动信号可以源于容器或管道自身所具备的搅拌系统、电机、泵类、物料流速变化等工况，也可以源于在容器或管道的外部额外施加的击打、撞击等动作）。可选地，振动测量装置101的原理至少是电磁测量或压电感应中的一种。具体来说，根据不同的测量原理，振动测量装置101可以包括至少一种类型的振动传感器；例如，振动测量装置101可以包括电涡流式传感器、相对式电动传感器、惯性式电动传感器、电感式传感器、电容式传感器、电阻应变式传感器或压电式传感器中的至少一种。
在本发明实施例提供的又一种实施方式中，因为处于实际工业环境下的容器或管道等几乎不可能设置在真空条件下，所以一旦容器或管道发生机械振动，这种机械振动就会适应性产生振动波，该振动波不仅可以通过传声介质（例如空气、物料等）进行传播，还能在一定程度上反映出容器或管道中物料的实际情况。基于此，可选地，振动测量装置101为声音识取装置，用于通过接触或非接触方式识取容器壁或管道壁的声振信号（即前述振动波，此时，振动信号为声振信号）后，解析出容器或管道的振动测量信息。其中，声音识取装置可以选用任一种声音传感器，本发明实施例对此不做限定。
可选地，振动测量信息包含频率信息或频谱信息中的至少一种；其中，频谱信息包含幅度信息或相位信息中的至少一种。示例性地，振动测量信息可以是指振动测量装置101根据容器或管道的振动信号解析出的频谱信息；辐射测量信息可以是指辐射测量装置102基于自身接收到的衰减射线进行解析所获得的能谱信息。例如，振动测量信息可以但不限于包括时域波形上振动的峰值和/或峰峰值、平均值、均方根值、歪度、峭度和波峰因子等，以及，频域波形上振动的基频及各次谐波频率等；辐射测量信息可以但不限于包括衰减射线的能谱波形、各个道址累计计数的数量、各个道址累计计数的数量和、各个道址每次计数的发生时间、各个道址计数的时间频率和/或各个道址计数的时间间隔等。
综上所述，本发明实施例所提供的基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统的工作流程可以如下：振动测量装置识取容器或管道的振动信号后，解析出容器或管道的振动测量信息，同时，辐射测量装置发射至少一束检测射线，并接收每一检测射线穿过对应的辐射测量通路后所形成的衰减射线，以获得辐射测量信息；最后，控制器获取振动测量信息和/或辐射测量信息，进而至少根据振动测量信息和/或辐射测量信息，确定出物料的至少一种特征参数。
由于振动测量具有直接、实时的特点，因而振动测量装置基于振动信号解析出的振动测量信息能够在短时间内直接、实时反映出容器或管道中物料特征参数的变化情况，标定后短期测量精度较高。但是，经过长时间运行后，容器或管道的结构长期的稍微形变、支撑件轻微松动等易导致振动测量装置产生零点漂移现象，长期测量的稳定性和精准度均不高。与之相反，辐射测量装置基于同位素测量方法对容器或管道中物料的情况进行检测，因此，辐射测量装置几乎不受结构长期的稍微形变、支撑件轻微松动等工况的影响，能够实现高精度的长期、稳定测量。但是，辐射测量装置的短板在于，受辐射源自身辐射向外辐射射线的规律影响，辐射测量装置的输出测量精度需要一定时间的积累后才能得到高精度测量结果，高精度的检测输出响应速度较慢。
由此可见，发明人创造性地将振动测量原理和辐射测量原理的优缺互补，例如可以基于振动测量装置的测量输出短期测量结果，并基于辐射测量装置的测量输出长期测量结果，提供了一种短期内响应速度较快，不易受待测容器结构长期的稍微形变、支撑件轻微松动等因素影响，并能长期稳定、精准执行测量的高精密复合型检测系统，利于优化工业领域各行业的工艺生产及控制。
需要说明的是，在检测系统中控制器的设置方式可以有多种，可选地，控制器为单独设置或者集成在振动测量装置或辐射测量装置中。图1示例性示出了控制器103为单独设置，不作为对本发明的限定。可以理解的是，当控制器单独设置时，控制器需要与振动测量装置和辐射测量装置分别连接；当控制器集成在振动测量装置或辐射测量装置的内部时，控制器需要对应与辐射测量装置或振动测量装置连接。显而易见地，相较于单独设置的控制器，将控制器集成在振动测量装置或辐射测量装置中可以节省检测系统的连接线缆，利于降低检测系统的硬件成本。
还需要说明的是，振动信号的来源可以有多种；振动信号的来源不同，振动测量装置的模块组成存有差异。
在本发明实施例提供的一种实施方式中，可选地，振动信号来源于容器自身；振动测量装置至少包括信号识取模块和信息解析与控制模块；信号识取模块，用于识取振动信号；信息解析与控制模块，与信号识取模块连接，用于控制信号识取模块持续识取或每隔预设第二时间间隔识取一次振动信号，以及根据振动信号解析出振动测量信息。
其中，振动信号可以具体来源于容器或管道自身所具备的搅拌系统、电机、泵类、物料流速变化等。另外，信号识取模块可以是前述任一种振动传感器或声音传感器，信息解析与控制模块可以选用单片机、片上系统等。可知地，预设第二时间间隔可以根据振动测量装置拟取得的测量精度进行调整，预设第二时间间隔例如可以是1s。
在本发明实施例提供的另一种实施方式中，可选地，振动信号来源于振动测量装置；振动测量装置至少包括击打模块、信号识取模块和信息解析与控制模块；击打模块，与信息解析与控制模块相连且受控于信息解析与控制模块，用于与容器碰撞以产生振动信号；信号识取模块，用于识取振动信号；信息解析与控制模块，除用于以预设碰撞逻辑控制击打模块与容器碰撞以产生振动信号外，还与信号识取模块连接，用于控制信号识取模块持续识取或每隔预设第二时间间隔识取一次振动信号，以及根据振动信号解析出振动测量信息。
其中，击打模块可以是锤状、块状等；预设碰撞逻辑可以但不限于控制击打模块与容器或管道的碰撞力度、碰撞方位、碰撞持续时间等。
还需要说明的是，在本发明实施例提供的一种实施方式中，可选地，辐射测量装置包括辐射生成器和至少一个探测器；辐射生成器，用于射出至少一束检测射线，并使每一检测射线穿过对应的辐射测量通路后被每一探测器所接收；每一探测器，与辐射生成器相向设置，用于接收衰减射线，以获得辐射测量信息。
其中，辐射生成器中设有前述豁免级辐射源。示例性地，探测器可以具体包括射线检测模块、光电转换模块、信号处理模块、稳压模块、电源模块、通讯模块和控制模块；射线检测模块、光电转换模块、信号处理模块、控制模块和通讯模块依次连接；通讯模块还与控制器连接；稳压模块连接光电转换模块；电源模块用于连接外部电源，以保证探测器的正常运行。
在上述实施例的基础上，以下对控制器确定物料特征参数的具体流程进行说明。继续参见图1，可选地，控制器103获取振动测量信息和辐射测量信息，进而至少根据振动测量信息和辐射测量信息，确定出物料的至少一种特征参数，包括：
控制器103至少根据振动测量信息，解析出物料的至少一种特征参数的振动测量值；同时，控制器103至少根据辐射测量信息，解析出物料的至少一种特征参数的辐射测量值。
可选地，控制器103对振动测量值和辐射测量值进行加权处理，以确定物料的至少一种特征参数。
可选地，控制器103根据第一预设时间段内物料的至少一种特征参数的振动测量值的变化函数，确定加权处理的权重；或者，控制器103根据第二预设时间段内物料的至少一种特征参数的辐射测量值的变化函数，确定加权处理的权重。
基于上述技术特征，在本发明实施例提供的一种实施方式中，图2是本发明实施例提供的一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统的工作流程图，参见图2，检测系统的工作流程可以具体包括如下步骤：
S210、振动测量装置识取容器或管道的振动信号后，解析出容器或管道的振动测量信息。
S220、辐射测量装置发射至少一束检测射线，并接收每一检测射线穿过对应的辐射测量通路后所形成的衰减射线，以获得辐射测量信息。
其中，步骤S210和步骤S220可以同步执行。
S230、控制器至少根据振动测量信息，解析出物料的至少一种特征参数的振动测量值。
S240、控制器至少根据辐射测量信息，解析出物料的至少一种特征参数的辐射测量值。
其中，振动测量信息和辐射测量信息与容器和/或物料的固有参数相关联，振动测量值和辐射测量值隶属于同一种特征参数。示例性地，容器的固有参数可以但不限于包括容器的内外径、容器的材质、杨氏模数、剖面区域的惯性矩，物料的固有参数可以包括质量吸收系数等。另外，步骤S230对应于步骤S210，步骤S240对应于步骤S220，步骤S230和步骤S240可以同步执行。
可以理解的是，针对物料不同特征参数的振动测量值的解析过程，控制器可以对应选取振动测量信息所包含的至少一种子信息（即前述时域波形上振动的峰值和/或峰峰值、平均值、均方根值、歪度、峭度和波峰因子等，以及，频域波形上振动的基频及各次谐波频率等中的至少一种）作为振动测量值的解析依据；例如，当控制器针对物料密度的振动测量值进行解析时，可以选取频域波形上振动的基频及各次谐波频率作为解析依据。
适应性地，针对物料不同特征参数的辐射测量值的解析过程，控制器同样可以对应选取辐射测量信息所包含的至少一种子信息（即衰减射线的能谱波形、各个道址累计计数的数量、各个道址累计计数的数量和、各个道址每次计数的发生时间、各个道址计数的时间频率、各个道址计数的时间间隔等中的至少一种）作为辐射测量值的解析依据，在此不再赘述。
S250、控制器根据第一预设时间段内物料的至少一种特征参数的振动测量值的变化函数，确定加权处理的权重。
其中，第一预设时间段内物料的至少一种特征参数的振动测量值的变化函数可以是指，第一预设时间段内物料的至少一种特征参数的振动测量值随时间变化的函数。由于振动测量装置的短期测量精度较高，而辐射测量装置的输出需要一定时间的积累，因此，第一预设时间段可以是辐射测量装置刚刚开始测量的一段时间，其跨度通常较短，例如可以设置为10s、20s、1min等。
S260、控制器对振动测量值和辐射测量值进行加权处理，以确定物料的至少一种特征参数。
由此可见，本发明实施例可以在辐射测量装置刚刚开始测量的第一预设时间段内，根据物料的至少一种特征参数的振动测量值的变化函数，确定出加权处理的权重，并基于前述权重对振动测量值和辐射测量值进行加权处理，这样设置可使确定的特征参数更贴近现场实际，利于提升检测系统的测量精度。
在本发明实施例提供的另一种实施方式中，图3是本发明实施例提供的另一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统的工作流程图，参见图3，检测系统的工作流程可以具体包括如下步骤：
S310、振动测量装置识取容器或管道的振动信号后，解析出容器或管道的振动测量信息。
S320、辐射测量装置发射至少一束检测射线，并接收每一检测射线穿过对应的辐射测量通路后所形成的衰减射线，以获得辐射测量信息。
S330、控制器至少根据振动测量信息，解析出物料的至少一种特征参数的振动测量值。
S340、控制器至少根据辐射测量信息，解析出物料的至少一种特征参数的辐射测量值。
S350、控制器根据第二预设时间段内物料的至少一种特征参数的辐射测量值的变化函数，确定加权处理的权重。
其中，第二预设时间段内物料的至少一种特征参数的辐射测量值的变化函数可以是指，第二预设时间段内物料的至少一种特征参数的辐射测量值随时间变化的函数。由于辐射测量装置经过一定时间的积累能够输出高精度测量结果，因此，第二预设时间段可以是辐射测量装置能够输出高精度测量结果后的一段时间，其跨度一般较长，例如可以设置为10min、1h、1天等。
S360、控制器对振动测量值和辐射测量值进行加权处理，以确定物料的至少一种特征参数。
由此可知，本发明实施例可以在辐射测量装置能够输出高精度测量结果后的一段时间内，根据物料的至少一种特征参数的辐射测量值的变化函数，确定出加权处理的权重，并基于前述权重对振动测量值和辐射测量值进行加权处理，这样设置可使确定的特征参数更贴近现场实际，利于提升检测系统的测量精度。
在上述实施例的基础上，以下继续对控制器确定物料特征参数的具体流程进行说明。继续参见图1，可选地，控制器103用于根据振动测量信息判别物料处于稳定状态或非稳定状态，物料处于稳定状态则说明特征参数处于稳定状态，物料处于非稳定状态则说明特征参数处于不断变化的状态。
控制器103根据振动测量信息处于稳定状态时段内的辐射测量值对振动测量装置101进行参数标定，以提高振动测量装置101的检测精度，进而将参数标定后的振动测量装置101检测获取的振动测量值作为物料的至少一种特征参数，以提高特征参数的检测速度。
基于上述技术特征，在本发明实施例提供的一种实施方式中，图4是本发明实施例提供的又一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统的工作流程图，参见图4，检测系统的工作流程可以具体包括如下步骤：
S410、振动测量装置识取容器或管道的振动信号后，解析出容器或管道的振动测量信息。
S420、辐射测量装置发射至少一束检测射线，并接收每一检测射线穿过对应的辐射测量通路后所形成的衰减射线，以获得辐射测量信息。
S430、控制器根据振动测量信息处于稳定状态时段内的辐射测量值对振动测量装置进行参数标定，以提高振动测量装置的检测精度，进而将参数标定后的振动测量装置检测获取的振动测量值作为物料的至少一种特征参数，以提高特征参数的检测速度。
其中，稳定状态时段可以有多个且每个稳定状态时段可以分别对应于同一特征参数的不同测量值；稳定状态和非稳定状态可以通过预先设置振动测量信息的上下限阈值来实现。以振动的基频及各次谐波频率为例，当振动的基频及各次谐波频率对应处在预设频率上限和预设频率下限之间时，说明容器或管道的振动信号基本不随时间发生变化，容器或管道内物料的特征参数、容器或管道的支撑件状态等趋于平稳，此时，振动测量装置和辐射测量装置的测量结果几乎只与装置自身的参数有关。
基于此，控制器根据振动测量信息处于稳定状态时段内的辐射测量值对振动测量装置进行参数标定，以使振动测量值接近甚至是等于辐射测量值，进一步提高了振动测量装置的检测精度。同时，经参数标定后的振动测量装置所获得的振动测量值精度更高，可以将其直接作为物料的特征参数输出，又因为振动测量的速度优于辐射测量的速度，所以这样设置还利于提高检测系统对特征参数的检测速度。
在上述实施例的基础上，以下继续对控制器确定物料特征参数的具体流程进行说明。继续参见图1，可选地，控制器103按照预设第一时间间隔，结合振动测量信息计算获得每次的振动测量值，及结合辐射测量信息计算获得每次的辐射测量值；当前后两次振动测量值的波动被预设波动区间包含时，控制器103将辐射测量值作为物料的至少一种特征参数；或者当前后两次振动测量值的波动超出预设波动区间时，控制器103将振动测量值作为物料的至少一种特征参数。
基于上述技术特征，在本发明实施例提供的一种实施方式中，图5是本发明实施例提供的又一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统的工作流程图，参见图5，检测系统的工作流程可以具体包括如下步骤：
S510、振动测量装置识取容器或管道的振动信号后，解析出容器或管道的振动测量信息。
S520、辐射测量装置发射至少一束检测射线，并接收每一检测射线穿过对应的辐射测量通路后所形成的衰减射线，以获得辐射测量信息。
S530、控制器按照预设第一时间间隔，结合振动测量信息计算获得每次的振动测量值，及结合辐射测量信息计算获得每次的辐射测量值。
S540、当前后两次振动测量值的波动被预设波动区间包含时，控制器将辐射测量值作为物料的至少一种特征参数。
其中，预设第一时间间隔可以根据检测系统的实际现场条件进行调整，例如预设第一时间间隔可以是1s、5s等。另外，预设波动区间可以由用户根据生产实践总结得出，预设波动区间可以由振动测量值波动上限和振动测量值波动下限组成。适应性地，前后两次振动测量值的波动被预设波动区间包含可以是指，前后两次振动测量值之差处于振动测量值波动上限和振动测量值波动下限之间。
可以理解的是，若前后两次振动测量值的波动被预设波动区间包含，说明容器或管道的振动信号变化很小或者未产生变化，容器或管道内物料的特征参数等基本没有突变。在这种工况下，即便辐射测量装置在短期内响应速度偏慢，也可以输出能够表征物料特征参数的高精度辐射测量信息，此时，控制器将辐射测量值作为物料的至少一种特征参数，利于提高检测系统的检测精度。
S550、当前后两次振动测量值的波动超出预设波动区间时，控制器将振动测量值作为物料的至少一种特征参数。
其中，前后两次振动测量值的波动超出预设波动区间可以是指，前后两次振动测量值之差高于振动测量值波动上限，和/或，前后两次振动测量值之差低于振动测量值波动下限。
可以理解的是，若前后两次振动测量值的波动超出预设波动区间，说明容器或管道的振动信号变化剧烈，容器或管道内物料的特征参数等可能已经发生了突变。在这种工况下，在短期内响应速度偏慢的辐射测量装置输出的辐射测量信息远远滞后于振动信号所反映出的容器、管道、物料等的变化情况，此时，控制器将具有实时、直接特点的振动测量值作为物料的至少一种特征参数，利于提高检测系统的检测精度。
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或管道内物料特征参数的高精密检测方法的流程图。本实施例可适用于各种型号的容器或管道内物料特征参数的高精度测量场景，该方法可以由前述实施例中的基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统执行，该基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统可以由软件和/或硬件来实现。如图6所示，该方法具体包括如下步骤：
S610、通过振动测量装置识取容器或管道的振动信号后，解析出容器或管道的振动测量信息。
S620、通过辐射测量装置发射至少一束检测射线，并接收每一检测射线穿过对应的辐射测量通路后所形成的衰减射线，以获得辐射测量信息。
S630、通过控制器获取振动测量信息和/或辐射测量信息，进而至少根据振动测量信息和/或辐射测量信息，确定出物料的至少一种特征参数。
综上所述，本发明实施例通过振动测量装置识取容器或管道的振动信号后，解析出容器或管道的振动测量信息，同时，通过辐射测量装置发射至少一束检测射线，并接收每一检测射线穿过对应的辐射测量通路后所形成的衰减射线，以获得辐射测量信息。最后，通过控制器获取振动测量信息和/或辐射测量信息，进而至少根据振动测量信息和/或辐射测量信息，确定出物料的至少一种特征参数。
由于振动测量具有直接、实时的特点，因而振动测量装置基于振动信号解析出的振动测量信息能够在短时间内直接、实时反映出容器或管道中物料特征参数的变化情况，标定后短期测量精度较高。但是，经过长时间运行后，容器或管道的结构长期的稍微形变、支撑件轻微松动等，容易导致振动测量装置产生零点漂移现象，长期测量的稳定性和精准度均不高。与之相反，辐射测量装置基于同位素测量方法对容器或管道中物料的情况进行检测，因此，辐射测量装置几乎不受容器或管道结构长期的稍微形变、支撑件轻微松动等工况的影响，能够实现高精度的长期、稳定测量。但是，辐射测量装置的短板在于，受辐射源自身辐射向外辐射射线的规律影响，辐射测量装置的输出测量精度需要一定时间的积累后才能得到高精度测量结果，高精度的检测输出响应速度较慢。
由此可见，发明人创造性地将振动测量原理和辐射测量原理的优缺互补，提供了一种短期内响应速度较快，不易受待测容器结构长期的稍微形变、支撑件轻微松动等因素影响，并能长期稳定、精准执行测量的容器或管道内物料特征参数的高精密检测方法，利于优化工业领域各行业的工艺生产及控制。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (11)
1.一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统，其特征在于，所述检测系统安装在容器或管道的外部，所述检测系统包括振动测量装置、辐射测量装置和控制器；
所述振动测量装置，用于识取所述容器或所述管道的振动信号后，解析出所述容器或所述管道的振动测量信息；
所述辐射测量装置，与所述控制器连接，用于发射至少一束检测射线，并接收每一检测射线穿过对应的辐射测量通路后所形成的衰减射线，以获得辐射测量信息；
所述控制器，用于获取所述振动测量信息和/或所述辐射测量信息，进而至少根据所述振动测量信息和/或所述辐射测量信息，确定出物料的至少一种特征参数；
其中，所述控制器通过如下方式确定出所述物料的至少一种特征参数：
所述控制器按照预设第一时间间隔，结合所述振动测量信息计算获得每次的振动测量值，及结合所述辐射测量信息计算获得每次的辐射测量值；
当前后两次所述振动测量值的波动被预设波动区间包含时，所述控制器将所述辐射测量值作为所述物料的至少一种特征参数；或者
当前后两次所述振动测量值的波动超出所述预设波动区间时，所述控制器将所述振动测量值作为所述物料的至少一种特征参数。
2.一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统，其特征在于，所述检测系统安装在容器或管道的外部，所述检测系统包括振动测量装置、辐射测量装置和控制器；
所述振动测量装置，用于识取所述容器或所述管道的振动信号后，解析出所述容器或所述管道的振动测量信息；
所述辐射测量装置，与所述控制器连接，用于发射至少一束检测射线，并接收每一检测射线穿过对应的辐射测量通路后所形成的衰减射线，以获得辐射测量信息；
所述控制器，用于获取所述振动测量信息和/或所述辐射测量信息，进而至少根据所述振动测量信息和/或所述辐射测量信息，确定出物料的至少一种特征参数；
其中，所述控制器通过如下方式确定出所述物料的至少一种特征参数：
所述控制器获取所述振动测量信息和/或所述辐射测量信息，进而至少根据所述振动测量信息和/或所述辐射测量信息，确定出所述物料的至少一种特征参数，包括：
所述控制器至少根据所述振动测量信息，解析出所述物料的至少一种特征参数的振动测量值；同时，
所述控制器至少根据所述辐射测量信息，解析出所述物料的至少一种特征参数的辐射测量值；
其中，所述振动测量信息和所述辐射测量信息与所述容器和/或物料的固有参数相关联；所述振动测量值和所述辐射测量值隶属于同一种特征参数；
其中，所述控制器对所述振动测量值和所述辐射测量值进行加权处理，以确定所述物料的至少一种特征参数；
其中，所述控制器根据第一预设时间段内所述物料的至少一种特征参数的振动测量值的变化函数，确定所述加权处理的权重；或者，
所述控制器根据第二预设时间段内所述物料的至少一种特征参数的辐射测量值的变化函数，确定所述加权处理的权重。
3.一种基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统，其特征在于，所述检测系统安装在容器或管道的外部，所述检测系统包括振动测量装置、辐射测量装置和控制器；
所述振动测量装置，用于识取所述容器或所述管道的振动信号后，解析出所述容器或所述管道的振动测量信息；
所述辐射测量装置，与所述控制器连接，用于发射至少一束检测射线，并接收每一检测射线穿过对应的辐射测量通路后所形成的衰减射线，以获得辐射测量信息；
所述控制器，用于获取所述振动测量信息和/或所述辐射测量信息，进而至少根据所述振动测量信息和/或所述辐射测量信息，确定出物料的至少一种特征参数；
其中，所述控制器通过如下方式确定出所述物料的至少一种特征参数：
所述控制器用于根据所述振动测量信息判别所述物料处于稳定状态或非稳定状态，所述物料处于稳定状态则说明所述特征参数处于稳定状态，所述物料处于非稳定状态则说明所述特征参数处于不断变化的状态；
所述控制器根据所述振动测量信息处于稳定状态时段内的辐射测量值对所述振动测量装置进行参数标定，以提高所述振动测量装置的检测精度，进而将参数标定后的所述振动测量装置检测获取的振动测量值作为所述物料的至少一种特征参数，以提高所述特征参数的检测速度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的检测系统，其特征在于，所述控制器为单独设置或者集成在所述振动测量装置或所述辐射测量装置中。
5.根据权利要求1-3任一项所述的检测系统，其特征在于，所述振动信号来源于所述容器或所述管道自身；
所述振动测量装置至少包括信号识取模块和信息解析与控制模块；
所述信号识取模块，用于识取所述振动信号；
所述信息解析与控制模块，与所述信号识取模块连接，用于控制所述信号识取模块持续识取或每隔预设第二时间间隔识取一次所述振动信号，以及根据所述振动信号解析出所述振动测量信息。
6.根据权利要求1-3任一项所述的检测系统，其特征在于，所述振动信号来源于所述振动测量装置；
所述振动测量装置至少包括击打模块、信号识取模块和信息解析与控制模块；
所述击打模块，与所述信息解析与控制模块相连且受控于所述信息解析与控制模块，用于与所述容器或所述管道碰撞以产生所述振动信号；
所述信号识取模块，用于识取所述振动信号；
所述信息解析与控制模块，除用于以预设碰撞逻辑控制所述击打模块与所述容器或所述管道碰撞以产生所述振动信号外，还与所述信号识取模块连接，用于控制所述信号识取模块持续识取或每隔预设第二时间间隔识取一次所述振动信号，以及根据所述振动信号解析出所述振动测量信息。
7.根据权利要求1-3任一项所述的检测系统，其特征在于，所述振动测量信息包含频率信息或频谱信息中的至少一种；
其中，所述频谱信息包含幅度信息或相位信息中的至少一种。
8.根据权利要求1-3任一项所述的检测系统，其特征在于，所述辐射测量装置包括辐射生成器和至少一个探测器；
所述辐射生成器，用于射出至少一束检测射线，并使每一所述检测射线穿过对应的所述辐射测量通路后被每一所述探测器所接收；
每一所述探测器，与所述辐射生成器相向设置，用于接收所述衰减射线，以获得所述辐射测量信息。
9.根据权利要求1-3任一项所述的检测系统，其特征在于，所述检测射线和所述衰减射线的类型至少为γ射线；所述辐射测量装置至少包含豁免级辐射源，所述辐射源至少选用Na22；
所述振动测量装置的原理至少是电磁测量或压电感应中的一种；或者，所述振动测量装置为声音识取装置，用于通过接触或非接触方式识取容器壁或管道壁的声振信号后，解析出所述容器或所述管道的所述振动测量信息。
10.根据权利要求1-3任一项所述的检测系统，其特征在于，所述特征参数至少包括密度、浓度、含水量、固体含量、酒精度或含沙量中的一种。
11.一种容器或管道内物料特征参数的高精密检测方法，其特征在于，采用权利要求1-3任一项所述的基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统执行所述方法，所述方法包括：
通过所述振动测量装置识取所述容器或所述管道的所述振动信号后解析出所述容器或所述管道的所述振动测量信息；
通过所述辐射测量装置发射至少一束所述检测射线，并接收每一所述检测射线穿过对应的所述辐射测量通路后所形成的所述衰减射线，以获得所述辐射测量信息；
通过所述控制器获取所述振动测量信息和/或所述辐射测量信息，进而至少根据所述振动测量信息和/或所述辐射测量信息，确定出所述物料的至少一种特征参数。
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