CN117590452B - 具有能谱自修正功能的同位素仪表 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种具有能谱自修正功能的同位素仪表，同位素仪表包括至少一个放射探测装置；放射探测装置至少用于检测并根据至少一个能量的射线粒子形成至少一个脉冲信号，通过分析脉冲信号得到对应的射线粒子的能量信息，每个射线粒子的能量信息对应一个能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的射线粒子的数量，以得到能谱曲线。本申请提供的同位素仪表基于辐射检测原理可实现非接触式测量，仪表整体或部分无需置于高温等复杂工况下，延长了仪表的使用寿命；本申请通过分析获得射线粒子的能量信息，并根据射线粒子不同的能量值进行归类计数，统计形成具有更高精度的能谱曲线，有利于提高仪表的测量精度，并提升仪表的性能以及灵敏度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及工业测量技术领域，尤其涉及一种具有能谱自修正功能的同位素仪表。
背景技术
随着各类测量仪表的持续引入，工业领域更趋向于简捷化、自动化、智能化方向发展。但是，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、高毒性、强腐蚀性或研磨性等复杂工况或环境，因而现有接触式测量仪表已然难以满足上述复杂工况或环境下用户的实际需求，并且存在测量精度低甚至是无法测量、使用寿命短等诸多问题。除此以外，现有非接触式测量仪表受环境影响难以实现精准测量。
发明内容
为解决上述背景技术提到的至少一个技术问题，本发明实施例提供一种具有能谱自修正功能的同位素仪表，以实现非接触式测量，同时能够提高测量仪表的测量精度，延长测量仪表的使用寿命。
本发明实施例提供了一种具有能谱自修正功能的同位素仪表，所述同位素仪表包括至少一个放射探测装置；
所述放射探测装置，至少用于检测并根据至少一个能量的射线粒子形成至少一个脉冲信号，通过分析所述脉冲信号得到对应的所述射线粒子的能量信息，每个所述射线粒子的能量信息对应一个能量值，进而统计预设时间段内每个所述能量值上累计的所述射线粒子的数量，以得到能谱曲线；
其中，所述能谱曲线至少包括探测能谱曲线、环境监测能谱曲线和修正能谱曲线中的一种；所述射线粒子至少包括源射线粒子、环境射线粒子和探测射线粒子中的一种。
可选地，所述同位素仪表还包括放射源，所述放射源用于辐射产生所述源射线粒子。
可选地，当所述同位素仪表未放置所述放射源时，待测容器里的待测介质和/或所述同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的所述环境射线粒子；
所述放射探测装置，具体用于检测并根据至少一个能量的所述环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析所述环境脉冲信号得到对应的所述环境射线粒子的能量信息，每个所述环境射线粒子的能量信息对应一个所述环境射线粒子的能量值，进而统计所述预设时间段内每个所述能量值上累计的所述环境射线粒子的数量，以得到所述环境监测能谱曲线。
可选地，在所述同位素仪表内放置所述放射源后，所述放射源辐射产生至少一个能量的所述源射线粒子，并且所述待测介质和/或所述同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的所述环境射线粒子，所述源射线粒子和所述环境射线粒子形成所述探测射线粒子；
所述放射探测装置，具体还用于检测并根据至少一个能量的所述探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析所述探测脉冲信号得到对应的所述探测射线粒子的能量信息，每个所述探测射线粒子的能量信息对应一个所述探测射线粒子的能量值，进而统计所述预设时间段内每个所述能量值上累计的所述探测射线粒子的数量，得到所述探测能谱曲线。
可选地，所述放射探测装置利用所述环境监测能谱曲线对所述探测能谱曲线进行修正，以获得所述修正能谱曲线。
可选地，待测容器里的待测介质和/或所述同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的所述环境射线粒子，所述源射线粒子和所述环境射线粒子形成所述探测射线粒子；所述同位素仪表还包括环境辅助监测装置；
所述环境辅助监测装置，与所述放射探测装置连接，并远离所述放射源设置，确保所述环境辅助监测装置无法接收所述放射源辐射产生的至少一个能量的所述源射线粒子；所述环境辅助监测装置用于检测并根据至少一个能量的所述环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析所述环境脉冲信号得到对应的所述环境射线粒子的能量信息，每个所述环境射线粒子的能量信息对应一个所述环境射线粒子的能量值，进而统计所述预设时间段内每个所述能量值上累计的所述环境射线粒子的数量，以得到所述环境监测能谱曲线；
所述放射探测装置具体用于接收所述环境辅助监测装置传输的所述环境监测能谱曲线；以及，检测并根据至少一个能量的所述探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析所述探测脉冲信号得到对应的所述探测射线粒子的能量信息，每个所述探测射线粒子的能量信息对应一个所述探测射线粒子的能量值，进而统计所述预设时间段内每个所述能量值上累计的所述探测射线粒子的数量，得到所述探测能谱曲线。
可选地，所述放射探测装置利用所述环境监测能谱曲线对所述探测能谱曲线进行修正，以获得所述修正能谱曲线。
可选地，所述放射源的核素已知，则所述源射线粒子的能量信息以及所述源射线粒子的能量值已知；
所述放射探测装置根据已知的所述源射线粒子的能量值设置所述修正能谱曲线上的目标起始能量值以及目标终止能量值，并统计所述修正能谱曲线在所述目标起始能量值至所述目标终止能量值的能谱范围内累计的所述射线粒子的总数量并确定精密测量值；
其中，所述精密测量值包括精密密度值、精密浓度值和/或精密物位值。
可选地，所述放射探测装置的内部设置有温度传感器，所述温度传感器用于对所述放射探测装置的内部温度值进行实时测量，以使所述放射探测装置根据所述内部温度值实时调整所述目标起始能量值与所述目标终止能量值，实现对所述精密测量值的校正；或者，
所述温度传感器用于对所述放射探测装置的内部温度值进行实时测量，以使所述放射探测装置根据所述内部温度值实时调整所述能谱曲线的预设起始能量值与预设终止能量值，实现对所述精密测量值的校正。
可选地，所述放射源的核素已知，则所述源射线粒子的能量信息以及所述源射线粒子的能量值已知；
所述放射探测装置根据已知的所述源射线粒子的能量值在所述探测能谱曲线以及所述环境监测能谱曲线上设置相同的目标起始能量值以及目标终止能量值，并统计所述探测能谱曲线在所述目标起始能量值至所述目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量，以及统计所述环境监测能谱曲线在所述目标起始能量值至所述目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量，以便根据相同能谱范围内统计的两者的射线粒子总数量之间的差值确定精密测量值；
其中，所述精密测量值包括精密密度值、精密浓度值和/或精密物位值。
可选地，所述放射探测装置的内部设置有温度传感器，所述温度传感器用于对所述放射探测装置的内部温度值进行实时测量，以使所述放射探测装置根据所述内部温度值实时调整所述目标起始能量值与所述目标终止能量值，实现对所述精密测量值的校正；或者，
所述温度传感器用于对所述放射探测装置的内部温度值进行实时测量，以使所述放射探测装置根据所述内部温度值实时调整所述能谱曲线的预设起始能量值与预设终止能量值，实现对所述精密测量值的校正。
可选地，所述放射探测装置和/或所述环境辅助监测装置的内部设置有温度传感器；
所述温度传感器用于对所述放射探测装置和/或所述环境辅助监测装置的内部温度值进行实时测量，以使得所述放射探测装置根据所述内部温度值实时调整所述探测能谱曲线和/或所述修正能谱曲线的目标起始能量值与目标终止能量值，以及使得所述环境辅助监测装置根据所述内部温度值实时调整所述环境监测能谱曲线的目标起始能量值与目标终止能量值，实现对精密测量值的校正；或者，
所述温度传感器用于对所述放射探测装置和/或所述环境辅助监测装置的内部温度值进行实时测量，以使得所述放射探测装置根据所述内部温度值实时调整所述探测能谱曲线、所述环境监测能谱曲线和/或所述修正能谱曲线的预设起始能量值与预设终止能量值，实现对精密测量值的校正。
可选地，所述同位素仪表安装在待测容器的外部，所述待测容器内存储具有放射特性的待测介质；
当所述待测容器未存储所述待测介质时，所述同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的所述环境射线粒子；
所述放射探测装置，具体用于检测并根据至少一个能量的所述环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析所述环境脉冲信号得到对应的所述环境射线粒子的能量信息，每个所述环境射线粒子的能量信息对应一个所述环境射线粒子的能量值，进而统计所述预设时间段内每个所述能量值上累计的所述环境射线粒子的数量，得到所述环境监测能谱曲线，并获得所述环境监测能谱曲线中各个所述能量值所对应的能量高度和/或对应的环境射线粒子的数量。
可选地，当所述待测容器存储有所述待测介质时，所述待测介质辐射产生至少一个能量的所述源射线粒子，所述源射线粒子和所述环境射线粒子形成所述探测射线粒子；
所述放射探测装置，具体还用于检测并根据至少一个能量的所述探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析所述探测脉冲信号得到对应的所述探测射线粒子的能量信息，每个所述探测射线粒子的能量信息对应一个所述能量值，进而统计所述预设时间段内每个所述能量值上累计的所述探测射线粒子的数量，得到所述探测能谱曲线。
可选地，所述放射探测装置基于所述环境能谱曲线和所述探测能谱曲线之间的差别确定所述源射线粒子对应的目标起始能量值和目标终止能量值以及获得所述修正能谱曲线，进而得到所述修正能谱曲线在所述目标起始能量值至所述目标终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的所述探测射线粒子的数量总和与所述待测介质的精密物位值的映射关系。
可选地，所述放射探测装置基于所述环境能谱曲线和所述探测能谱曲线之间的差别得到所述修正能谱曲线，并在所述修正能谱曲线上设置预设起始能量值与预设终止能量值，进而得到所述修正能谱曲线在所述预设起始能量值至所述预设终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的所述探测射线粒子的数量总和与所述待测介质的精密物位值的映射关系。
可选地，当所述待测容器处于正常工作状态时，所述放射探测装置根据当前所述修正能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的所述探测射线粒子的数量总和，获得所述待测介质的当前精密物位值；或者，
当所述待测容器处于正常工作状态时，所述放射探测装置根据当前所述修正能谱曲线在预设起始能量值至预设终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的所述探测射线粒子的数量总和，获得所述待测介质的当前精密物位值。
可选地，所述放射探测装置或环境辅助监测装置包括探测闪烁体、探测光电转换器、探测信号调理电路和射线粒子信号处理模块；
所述探测闪烁体，用于接收并根据所述射线粒子产生光信号；
所述探测光电转换器，与所述探测闪烁体连接，用于接收所述探测闪烁体传输的所述光信号，并将所述光信号转换成电信号；
所述探测信号调理电路，与所述探测光电转换器连接，用于接收所述探测光电转换器传输的所述电信号，并对所述电信号进行调理整形，以形成所述脉冲信号；
所述射线粒子信号处理模块，与所述探测信号调理电路连接，用于接收所述探测信号调理电路传输的所述脉冲信号，通过分析所述脉冲信号得到对应的所述射线粒子的能量信息，每个所述射线粒子的能量信息对应一个所述能量值，并在每个所述能量值上进行计数，以统计所述预设时间段内每个所述能量值上累计的所述射线粒子的数量和/或能量高度，从而得到所述能谱曲线。
可选地，所述同位素仪表还包括人机交互模块和通讯模块；
所述人机交互模块，通过所述通讯模块与所述放射探测装置连接，用于至少获取并显示所述修正能谱曲线和精密测量值，以及至少使得用户完成对所述修正能谱曲线的参数调整或页面放缩的操作。
本发明实施例所提供的技术方案，通过放射探测装置检测并根据至少一个能量的射线粒子形成至少一个脉冲信号，通过分析脉冲信号得到对应的射线粒子的能量信息；由于每个射线粒子的能量信息对应一个能量值，因此，放射探测装置能够统计预设时间段内每个能量值上累计的射线粒子的数量，进而得到能谱曲线。由此可见，一方面，本发明实施例所提供的同位素仪表基于辐射检测原理能够实现非接触式测量，仪表整体或各个部件无需长期置于高温、高压、强腐蚀性等复杂工况下，因而能够克服现有接触式测量仪表在复杂工况下使用寿命偏低的弊端，延长测量仪表的使用寿命；另一方面，本发明实施例不局限于对射线粒子进行简单计数，而是巧妙地通过分析获得每个射线粒子的能量信息，并且根据射线粒子不同的能量值进行归类计数，从而统计形成能谱曲线，这样设置能够获得更高精度的能谱曲线，有利于提高测量仪表的测量精度，并提升测量仪表的性能以及灵敏度。
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具有能谱自修正功能的同位素仪表的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种具有能谱自修正功能的同位素仪表的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种探测能谱曲线的波形示意图；
图4是本发明实施例提供的一种环境监测能谱曲线的波形示意图；
图5是本发明实施例提供的一种修正能谱曲线的波形示意图；
图6是本发明实施例提供的又一种具有能谱自修正功能的同位素仪表的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种目标起始能量值、目标终止能量值、预设起始能量值和预设终止能量值的设置示意图；
图8是本发明实施例提供的又一种具有能谱自修正功能的同位素仪表的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的一种放射探测装置的结构示意图。
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。
实施例一
图1是本发明实施例提供的一种具有能谱自修正功能的同位素仪表的结构示意图。如图1所示，同位素仪表包括至少一个放射探测装置10；放射探测装置10，至少用于检测并根据至少一个能量的射线粒子形成至少一个脉冲信号，通过分析脉冲信号得到对应的射线粒子的能量信息，每个射线粒子的能量信息对应一个能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的射线粒子的数量，以得到能谱曲线；
其中，能谱曲线至少包括探测能谱曲线、环境监测能谱曲线和修正能谱曲线中的一种；射线粒子至少包括源射线粒子、环境射线粒子和探测射线粒子中的一种。
示例性地，射线粒子可以是γ射线粒子；相应地，放射探测装置10可以是能够检测γ射线的探测装置，能谱曲线可以是γ射线能谱曲线。可知地，由于统计涨落，不同能量值的射线粒子会产生不同幅度的射线脉冲，射线脉冲即为脉冲信号，能量信息是指与脉冲幅度相对应、且能表征射线粒子能量的数据、图像等信息。可以理解的是，预设时间段可以根据同位素仪表的实际测量工况及拟取得的测量精度进行适应性调整，本发明实施例对此不进行限制。
图9是本发明实施例提供的一种放射探测装置的结构示意图，参见图9，可选地，放射探测装置10包括第一探测闪烁体101、第一探测光电转换器102、第一探测信号调理电路103和第一射线粒子信号处理模块104(需要说明的是，由于本申请其他实施例提及的环境辅助监测装置同样由探测闪烁体、探测光电转换器、探测信号调理电路和射线粒子信号处理模块组成，因而在放射探测装置10的各组件名称中增设前缀“第一”，以示区分)；第一探测闪烁体101，用于接收并根据射线粒子产生光信号；第一探测光电转换器102，与第一探测闪烁体101连接，用于接收第一探测闪烁体101传输的光信号，并将光信号转换成电信号；第一探测信号调理电路103，与第一探测光电转换器102连接，用于接收第一探测光电转换器102传输的电信号，并对电信号进行调理整形，以形成脉冲信号；第一射线粒子信号处理模块104，与第一探测信号调理电路103连接，用于接收第一探测信号调理电路103传输的脉冲信号，通过分析脉冲信号得到对应的射线粒子的能量信息，每个射线粒子的能量信息对应一个能量值，并在每个能量值上进行计数，以统计预设时间段内每个能量值上累计的射线粒子的数量和/或能量高度，从而得到能谱曲线。
示例性地，放射探测装置10的具体工作原理可以具体如下：
射线粒子入射至第一探测闪烁体101，第一探测闪烁体101会因电离、激发而产生光信号，射线粒子的能量越高，第一探测闪烁体101对应产生的光信号越强，故第一探测闪烁体101在接收到至少一个能量的射线粒子后可以对应产生至少一种强度的光信号，每种强度的光信号对应一个能量的射线粒子。多种强度的光信号传递至第一探测光电转换器102，第一探测光电转换器102内部可以设置有多级放大系统，用于在高压电场下对第一探测闪烁体101产生的光信号进行加速和倍增，从而将光信号转换为相应的电信号并传递至第一探测信号调理电路103。第一探测信号调理电路103可以将电信号至少进行预放大、阻抗匹配、滤波成形等调理整形处置后得到成形的脉冲信号，例如，第一探测信号调理电路103可以具体包括前置放大器、滤波成形电路，来自第一探测光电转换器102的各个电信号经前置放大器进行预放大、阻抗匹配等处理后形成一曳尾形脉冲信号，该曳尾形脉冲信号经滤波成形电路作用后成形，消除拖尾现象，从而获得成形的脉冲信号，脉冲信号的脉冲幅度/脉冲高度与射线粒子的能量具有相关性，射线粒子的能量越高，脉冲信号的脉冲幅度/脉冲高度越大。需要说明的是，前述滤波成形电路可具体用于对脉冲信号的幅度、基线等进行预处理，以获得成形的脉冲信号。
另外，脉冲信号会传递至第一射线粒子信号处理模块104，第一射线粒子信号处理模块104可以具有AD采样功能，第一射线粒子信号处理模块104通过对成形的脉冲信号进行采样，射线粒子的能量越大对应产生的成形的脉冲信号的脉冲幅度/脉冲高度也就越大，采样数据得到的脉冲峰值就越大，该脉冲峰值对应的能量值就越大，故在预设时间段内，第一射线粒子信号处理模块104对各个能量的射线粒子形成的脉冲信号进行采样，并对采样数据进行分析处理、甄别、记录，即通过分析脉冲信号的脉冲幅度/脉冲高度获得射线粒子的能量信息，每个能量信息对应一个能量值，并在对应能量值上进行计数，统计预设时间段内各个能量值上累计的射线粒子的数量和/或能量高度，从而得到能谱曲线。
在一个具体的例子中，第一射线粒子信号处理模块104还可以记录预设时间段内每个能量值上对应射线粒子形成的脉冲信号被接收的时间，从而计算出每个能量值上接收射线粒子的平均时间间隔。
综上所述，本实施例通过放射探测装置检测并根据至少一个能量的射线粒子形成至少一个脉冲信号，通过分析脉冲信号得到对应的射线粒子的能量信息；由于每个射线粒子的能量信息对应一个能量值，因此，放射探测装置能够统计预设时间段内每个能量值上累计的射线粒子的数量，进而得到能谱曲线。由此可见，一方面，本实施例所提供的同位素仪表基于辐射检测原理能够实现非接触式测量，仪表整体或各个部件无需长期置于高温、高压、强腐蚀性等复杂工况下，因而能够克服现有接触式测量仪表在复杂工况下使用寿命偏低的弊端，延长测量仪表的使用寿命；另一方面，本实施例不局限于对射线粒子进行简单计数，而是巧妙地通过分析获得每个射线粒子的能量信息，并且根据射线粒子不同的能量值进行归类计数，从而统计形成能谱曲线，这样设置能够获得更高精度的能谱曲线，有利于提高测量仪表的测量精度，并提升测量仪表的性能以及灵敏度。
实施例二
由于测量仪表所处环境中或多或少存在一些干扰噪声，比如，宇宙辐射、大理石辐射、容器内部的介质辐射等产生的干扰噪声，因而在同位素仪表工作过程中，干扰噪声也会被放射探测装置接收，如若不对干扰噪声进行剔除、排除，这就会进一步增大测量误差降低测量精度，导致测量仪表的抗干扰能力较差。有鉴于此，本实施例所提供的同位素仪表具有能谱自修正功能，能够降低干扰噪声对测量结果的影响，实现较强的降噪能力，提升产品的性能以及灵敏度。
图2是本发明实施例提供的另一种具有能谱自修正功能的同位素仪表的结构示意图，本实施例以实施例一为基础进行追加和细化。如图2所示，可选地，同位素仪表还包括放射源40，放射源40用于辐射产生源射线粒子。
可选地，当同位素仪表未放置放射源40时，待测容器20里的待测介质30(图2中灰色填充的部分)和/或同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的环境射线粒子；
放射探测装置10，具体用于检测并根据至少一个能量的环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析环境脉冲信号得到对应的环境射线粒子的能量信息，每个环境射线粒子的能量信息对应一个环境射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的环境射线粒子的数量，以得到环境监测能谱曲线。
可选地，在同位素仪表内放置放射源40后，放射源40辐射产生至少一个能量的源射线粒子，并且待测介质30和/或同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的环境射线粒子，源射线粒子和环境射线粒子形成探测射线粒子；
放射探测装置10，具体还用于检测并根据至少一个能量的探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析探测脉冲信号得到对应的探测射线粒子的能量信息，每个探测射线粒子的能量信息对应一个探测射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的探测射线粒子的数量，得到探测能谱曲线。
可选地，放射探测装置10利用环境监测能谱曲线对探测能谱曲线进行修正，以获得修正能谱曲线。
可选地，放射源40的核素已知，则源射线粒子的能量信息以及源射线粒子的能量值已知；
放射探测装置10根据已知的源射线粒子的能量值设置修正能谱曲线上的目标起始能量值以及目标终止能量值，并统计修正能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量并确定精密测量值；
其中，精密测量值包括精密密度值、精密浓度值和/或精密物位值。
示例性地，放射源40可以设置在放射装置里，放射装置可以至少包括壳体，放射源40被壳体包裹；壳体的形状可以是圆形、方形、椭圆形或其他任意形状。另外，壳体上可以开设发射通道，以便于源射线粒子的射出。可以理解的是，根据同位素仪表的实际应用环境，壳体上开设的发射通道可以有多个；形成发射通道的材料可以是重金属，比如铅等；多个发射通道可以具有多个预设扩散角度，通过这些具有预设扩散角度的发射通道，源射线粒子可以相应具有预设放射角度。
在实际应用过程中，放射源40具有半衰期，放射源40的活度会逐渐降低，相对应地，放射源40发出源射线粒子的数量会逐步减少。基于此，同位素仪表中的放射源40需要根据实际情况加以更换；例如，可以通过记录放射源40的安装使用时间，结合放射源40自身的放射特性，对放射源40进行定期地更换；或者可以在放射源40的发射通道处放置一放射探测装置10，放射探测装置10能够检测并根据放射源40发出的源射线粒子形成脉冲信号，通过分析脉冲信号得到对应的源射线粒子的能量信息，统计出预设时间段内该能量信息所对应能量值上累计的源射线粒子的数量，进而判断放射源40的活度，以及是否需要对放射源40进行更换。
可知地，放射源40所采用的核素类型可以为22NA，22NA的活度可以小于1×106Bq，为豁免水平；这样设置的原因在于，豁免水平的放射源40使用安全，对身体不会产生危害，用户可以放心使用，且销售或生产单位在完成及取得豁免备案函后，转让或售卖该放射源40后无需办理转让审批手续，使用安全放心、手续简单便捷。当然，放射源40也可以选用137CS、60CO等其它类型的核素。
可以理解的是，放射源40的活度越大，每秒产生的源射线粒子越多，射出的源射线粒子数量也就越多，射出的射线强度就会越大。当放射源40的活度较大，且需对射出的源射线粒子数量进行控制时，可以在放射装置的发射通道处对应设置一开关构件，该开关构件可以用于打开或关闭相应的发射通道。具体地，当开关构件打开时，放射源40产生的源射线粒子能够从相应的发射通道射出；当开关构件关闭时，放射源40产生的源射线粒子将无法从相应的发射通道射出。开关构件可以采用自动方式、手动方式、气动方式或其他各种方式进行打开或关闭，并且不同的开关构件可采用不同方式。若开关构件采用自动方式或气动方式打开或关闭，则可以额外设置与放射探测装置10和开关构件分别连接的开关控制电路板，由放射探测装置10发送控制信号至开关控制电路板，开关控制电路板根据前述控制信号打开或关闭开关构件。
示例性地，同位素仪表的具体工作原理如下：
首先，当同位素仪表未放置放射源40时，待测容器20里的待测介质30和/或同位素仪表所处环境辐射会产生至少一个能量的环境射线粒子(相当于前述干扰噪声)；此时，放射探测装置10检测并根据至少一个能量的环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析环境脉冲信号得到对应的环境射线粒子的能量信息，每个环境射线粒子的能量信息对应一个环境射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的环境射线粒子的数量，以得到环境监测能谱曲线。其次，在同位素仪表内放置放射源40后，放射源40辐射会产生至少一个能量的源射线粒子，并且待测介质30和/或同位素仪表所处环境辐射会产生至少一个能量的环境射线粒子，源射线粒子和环境射线粒子共同组成探测射线粒子；此时，放射探测装置10检测并根据至少一个能量的探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析探测脉冲信号得到对应的探测射线粒子的能量信息，每个探测射线粒子的能量信息对应一个探测射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的探测射线粒子的数量，得到探测能谱曲线。再次，放射探测装置10利用环境监测能谱曲线对探测能谱曲线进行修正，以获得修正能谱曲线；在一个具体的例子中，图3是本发明实施例提供的一种探测能谱曲线的波形示意图，图4是本发明实施例提供的一种环境监测能谱曲线的波形示意图，图5是本发明实施例提供的一种修正能谱曲线的波形示意图，参见图3、图4和图5，修正能谱曲线可以是探测能谱曲线与环境监测能谱曲线之差。最后，因为放射源10的核素已知，所以源射线粒子的能量信息以及源射线粒子的能量值已知；放射探测装置10根据已知的源射线粒子的能量值设置修正能谱曲线上的目标起始能量值以及目标终止能量值，并统计修正能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量并确定精密测量值。
由此可见，本实施例不局限于对射线粒子进行简单计数，而是巧妙地通过分析获得每个射线粒子的能量信息，并且根据射线粒子不同的能量值进行归类计数，进而统计形成能谱曲线，利用能谱技术选择需要的能量范围的射线粒子的数量，从而大大降低干扰噪声对测量结果的影响，实现较强的降噪能力，提升产品的性能以及灵敏度。
需要说明的是，在实际应用过程中，放射源和放射探测装置应尽可能贴近待测容器，减少源射线粒子在待测容器外部的空气中的传播距离，以最大程度减小源射线粒子的出射空间点与放射探测装置接收源射线粒子的空间点之间的路径长度，有利于获得高精度测量结果。
实施例三
出于与实施例二相同的技术考量，为降低干扰噪声对测量结果的影响，实现较强的降噪能力，提升产品的性能以及灵敏度，本实施例提供又一种具有能谱自修正功能的同位素仪表，本实施例以实施例一为基础进行追加和细化。需要说明的是，本实施例与实施例二所提供同位素仪表的不同之处至少在于放射探测装置确定精密测量值的具体方法。继续参见图2，可选地，同位素仪表还包括放射源40，放射源40用于辐射产生源射线粒子。
可选地，当同位素仪表未放置放射源40时，待测容器20里的待测介质30和/或同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的环境射线粒子；
放射探测装置10，具体用于检测并根据至少一个能量的环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析环境脉冲信号得到对应的环境射线粒子的能量信息，每个环境射线粒子的能量信息对应一个环境射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的环境射线粒子的数量，以得到环境监测能谱曲线。
可选地，在同位素仪表内放置放射源40后，放射源40辐射产生至少一个能量的源射线粒子，并且待测介质30和/或同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的环境射线粒子，源射线粒子和环境射线粒子形成探测射线粒子；
放射探测装置10，具体还用于检测并根据至少一个能量的探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析探测脉冲信号得到对应的探测射线粒子的能量信息，每个探测射线粒子的能量信息对应一个探测射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的探测射线粒子的数量，得到探测能谱曲线。
可选地，放射探测装置10利用环境监测能谱曲线对探测能谱曲线进行修正，以获得修正能谱曲线。
可选地，放射源40的核素已知，则源射线粒子的能量信息以及源射线粒子的能量值已知；
放射探测装置10根据已知的源射线粒子的能量值在探测能谱曲线以及环境监测能谱曲线上设置相同的目标起始能量值以及目标终止能量值，并统计探测能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量，以及统计环境监测能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量，以便根据相同能谱范围内统计的两者的射线粒子总数量之间的差值确定精密测量值；
其中，精密测量值包括精密密度值、精密浓度值和/或精密物位值。
示例性地，同位素仪表的具体工作原理如下：
首先，当同位素仪表未放置放射源40时，待测容器20里的待测介质30和/或同位素仪表所处环境辐射会产生至少一个能量的环境射线粒子；此时，放射探测装置10检测并根据至少一个能量的环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析环境脉冲信号得到对应的环境射线粒子的能量信息，每个环境射线粒子的能量信息对应一个环境射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的环境射线粒子的数量，以得到环境监测能谱曲线。其次，在同位素仪表内放置放射源40后，放射源40辐射会产生至少一个能量的源射线粒子，并且待测介质30和/或同位素仪表所处环境辐射会产生至少一个能量的环境射线粒子，源射线粒子和环境射线粒子共同组成探测射线粒子；此时，放射探测装置10检测并根据至少一个能量的探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析探测脉冲信号得到对应的探测射线粒子的能量信息，每个探测射线粒子的能量信息对应一个探测射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的探测射线粒子的数量，得到探测能谱曲线。最后，因为放射源40的核素已知，所以源射线粒子的能量信息以及源射线粒子的能量值已知；放射探测装置10根据已知的源射线粒子的能量值在探测能谱曲线以及环境监测能谱曲线上设置相同的目标起始能量值以及目标终止能量值，并统计探测能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量，以及统计环境监测能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量，以便根据相同能谱范围内统计的两者的射线粒子总数量之间的差值确定精密测量值。
由此可见，本实施例不局限于对射线粒子进行简单计数，而是巧妙地通过分析获得每个射线粒子的能量信息，并且根据射线粒子不同的能量值进行归类计数，进而统计形成能谱曲线，利用能谱技术选择需要的能量范围的射线粒子的数量，从而大大降低干扰噪声对测量结果的影响，实现较强的降噪能力，提升产品的性能以及灵敏度。
需要说明的是，在一些情况极端恶劣的工业测量环境中，同位素仪表可能存在因温度变化较大而导致能谱曲线漂移的问题，而能谱曲线的漂移势必会影响同位素仪表的测量精度。
有鉴于此，在一些具体的例子中，可选地，放射探测装置的内部设置有温度传感器(说明书附图中均未示出)，温度传感器用于对放射探测装置的内部温度值进行实时测量，以使放射探测装置根据内部温度值实时调整目标起始能量值与目标终止能量值，实现对精密测量值的校正；或者，温度传感器用于对放射探测装置的内部温度值进行实时测量，以使放射探测装置根据内部温度值实时调整能谱曲线的预设起始能量值与预设终止能量值，实现对精密测量值的校正。
其中，预设起始能量值和预设终止能量值可以根据同位素仪表的实际测量工况及拟取得的测量精度进行适应性调整，本发明实施例对此不进行限制。示例性地，图7是本发明实施例提供的一种目标起始能量值、目标终止能量值、预设起始能量值和预设终止能量值的设置示意图，参见图7，上述能量值的大小关系是预设起始能量值D<目标起始能量值E<目标终止能量值F<预设终止能量值G，位于预设起始能量值D和预设终止能量值G之间的能谱曲线为射线全能谱曲线。
综上，本实施例在放射探测装置内部设置有温度传感器，该温度传感器能对放射探测装置的内部温度进行测量，放射探测装置利用温度值的变化调整能谱曲线的起始能量值与终止能量值，从而调整能谱范围内记录的射线粒子的总数量，实现对测量值的校正，避免放射探测装置因温度变化较大导致能谱曲线的漂移，进一步提升了同位素仪表的性能。
实施例四
出于与实施例二相同的技术考量，为降低干扰噪声对测量结果的影响，实现较强的降噪能力，提升产品的性能以及灵敏度，本实施例提供又一种具有能谱自修正功能的同位素仪表，本实施例以实施例一为基础进行追加和细化。图6是本发明实施例提供的又一种具有能谱自修正功能的同位素仪表的结构示意图，如图6所示，可选地，同位素仪表还包括放射源40，所述放射源40用于辐射产生所述源射线粒子。
可选地，待测容器20里的待测介质30和/或同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的环境射线粒子，源射线粒子和环境射线粒子形成探测射线粒子；同位素仪表还包括环境辅助监测装置50；
环境辅助监测装置50，与放射探测装置10连接，并远离放射源40设置，确保环境辅助监测装置50无法接收放射源40辐射产生的至少一个能量的源射线粒子；环境辅助监测装置50用于检测并根据至少一个能量的环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析环境脉冲信号得到对应的环境射线粒子的能量信息，每个环境射线粒子的能量信息对应一个环境射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的环境射线粒子的数量，以得到环境监测能谱曲线；
放射探测装置10具体用于接收环境辅助监测装置50传输的环境监测能谱曲线；以及，检测并根据至少一个能量的探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析探测脉冲信号得到对应的探测射线粒子的能量信息，每个探测射线粒子的能量信息对应一个探测射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的探测射线粒子的数量，得到探测能谱曲线。
可选地，放射探测装置10利用环境监测能谱曲线对探测能谱曲线进行修正，以获得修正能谱曲线。
可选地，放射源40的核素已知，则源射线粒子的能量信息以及源射线粒子的能量值已知；
放射探测装置10根据已知的源射线粒子的能量值设置修正能谱曲线上的目标起始能量值以及目标终止能量值，并统计修正能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量并确定精密测量值；
其中，精密测量值包括精密密度值、精密浓度值和/或精密物位值。
示例性地，同位素仪表的具体工作原理如下：
在同位素仪表工作过程中，待测容器20里的待测介质30和/或同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的环境射线粒子，放射源40辐射产生的源射线粒子和环境射线粒子共同组成探测射线粒子；由于环境辅助监测装置50与放射探测装置10连接，并远离放射源40设置，因而环境辅助监测装置50无法接收放射源40辐射产生的至少一个能量的源射线粒子。首先，环境辅助监测装置50检测并根据至少一个能量的环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析环境脉冲信号得到对应的环境射线粒子的能量信息，每个环境射线粒子的能量信息对应一个环境射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的环境射线粒子的数量，以得到环境监测能谱曲线；与此同时，放射探测装置10接收环境辅助监测装置50传输的环境监测能谱曲线，以及，检测并根据至少一个能量的探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析探测脉冲信号得到对应的探测射线粒子的能量信息，每个探测射线粒子的能量信息对应一个探测射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的探测射线粒子的数量，得到探测能谱曲线。其次，放射探测装置10利用环境监测能谱曲线对探测能谱曲线进行修正，以获得修正能谱曲线；具体地，继续参见图3、图4和图5，修正能谱曲线可以是探测能谱曲线与环境监测能谱曲线之差。最后，因为放射源40的核素已知，所以源射线粒子的能量信息以及源射线粒子的能量值已知；放射探测装置10根据已知的源射线粒子的能量值设置修正能谱曲线上的目标起始能量值以及目标终止能量值，并统计修正能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量并确定精密测量值。
由此可知，本实施例不局限于对射线粒子进行简单计数，而是巧妙地通过分析获得每个射线粒子的能量信息，并且根据射线粒子不同的能量值进行归类计数，从而统计形成能谱曲线，利用能谱技术选择需要的能量范围的射线粒子的数量，从而大大降低干扰噪声对测量结果的影响，实现较强的降噪能力，提升产品的性能以及灵敏度。
需要说明的是，在一个具体的例子中，图8是本发明实施例提供的又一种具有能谱自修正功能的同位素仪表的结构示意图，参见图8，可选地，同位素仪表还包括人机交互模块13和通讯模块12；人机交互模块13，通过通讯模块12与放射探测装置10连接，用于至少获取并显示修正能谱曲线和精密测量值，以及至少使得用户完成对修正能谱曲线的参数调整或页面放缩的操作。其中，人机交互模块13可以是笔记本电脑，或者由显示屏和工控机组成等；通讯模块12可以采用有线通讯模块或无线通讯模块。另外，放射探测装置10也可基于通讯模块12与现场控制系统建立通讯连接，以满足用户潜在的使用需求；环境辅助监测装置50可以和放射探测装置10共用射线粒子信号处理模块(即图8中的第一射线粒子信号处理模块104)、通讯模块12和人机交互模块13，精简了同位素仪表的结构组成。
还需要说明的是，本实施例中的环境辅助监测装置可以与前述实施例所提放射探测装置具有相同的结构。具体来说，继续参见图8，环境辅助监测装置50包括第二探测闪烁体501、第二探测光电转换器502、第二探测信号调理电路503和射线粒子信号处理模块(图8示例性示出了放射探测装置10和环境辅助监测装置50共用一个射线粒子信号处理模块，即第一射线粒子信号处理模块104)；第二探测闪烁体501与第二探测光电转换器502连接，第二探测光电转换器502与第二探测信号调理电路503连接，第二探测信号调理电路503与第一射线粒子信号处理模块104连接。可以理解的是，本实施例中的环境辅助监测装置可以与前述实施例所提放射探测装置的具体工作原理和信号处理流程相同，不再赘述。
实施例五
出于与实施例四相同的技术考量，为降低干扰噪声对测量结果的影响，实现较强的降噪能力，提升产品的性能以及灵敏度，本实施例提供又一种具有能谱自修正功能的同位素仪表，本实施例以实施例一为基础进行追加和细化。需要说明的是，本实施例与实施例四所提供同位素仪表的不同之处至少在于放射探测装置确定精密测量值的具体方法。继续参见图6，可选地，同位素仪表还包括放射源40，所述放射源40用于辐射产生所述源射线粒子。
可选地，待测容器20里的待测介质30和/或同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的环境射线粒子，源射线粒子和环境射线粒子形成探测射线粒子；同位素仪表还包括环境辅助监测装置50；
环境辅助监测装置50，与放射探测装置10连接，并远离放射源40设置，确保环境辅助监测装置50无法接收放射源40辐射产生的至少一个能量的源射线粒子；环境辅助监测装置50用于检测并根据至少一个能量的环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析环境脉冲信号得到对应的环境射线粒子的能量信息，每个环境射线粒子的能量信息对应一个环境射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的环境射线粒子的数量，以得到环境监测能谱曲线；
放射探测装置10具体用于接收环境辅助监测装置50传输的环境监测能谱曲线；以及，检测并根据至少一个能量的探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析探测脉冲信号得到对应的探测射线粒子的能量信息，每个探测射线粒子的能量信息对应一个探测射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的探测射线粒子的数量，得到探测能谱曲线。
可选地，放射源40的核素已知，则源射线粒子的能量信息以及源射线粒子的能量值已知；
放射探测装置10根据已知的源射线粒子的能量值在探测能谱曲线以及环境监测能谱曲线上设置相同的目标起始能量值以及目标终止能量值，并统计探测能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量，以及统计环境监测能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量，以便根据相同能谱范围内统计的两者的射线粒子总数量之间的差值确定精密测量值；
其中，精密测量值包括精密密度值、精密浓度值和/或精密物位值。
示例性地，同位素仪表的具体工作原理如下：
在同位素仪表工作过程中，待测容器20里的待测介质30和/或同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的环境射线粒子，放射源40辐射产生的源射线粒子和环境射线粒子共同组成探测射线粒子；由于环境辅助监测装置50与放射探测装置10连接，并远离放射源40设置，因而环境辅助监测装置50无法接收放射源40辐射产生的至少一个能量的源射线粒子。第一步，环境辅助监测装置50检测并根据至少一个能量的环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析环境脉冲信号得到对应的环境射线粒子的能量信息，每个环境射线粒子的能量信息对应一个环境射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的环境射线粒子的数量，以得到环境监测能谱曲线；与此同时，放射探测装置10接收环境辅助监测装置50传输的环境监测能谱曲线，以及，检测并根据至少一个能量的探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析探测脉冲信号得到对应的探测射线粒子的能量信息，每个探测射线粒子的能量信息对应一个探测射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的探测射线粒子的数量，得到探测能谱曲线。第二步，因为放射源40的核素已知，所以源射线粒子的能量信息以及源射线粒子的能量值已知；放射探测装置10根据已知的源射线粒子的能量值在探测能谱曲线以及环境监测能谱曲线上设置相同的目标起始能量值以及目标终止能量值，并统计探测能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量，以及统计环境监测能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量，以便根据相同能谱范围内统计的两者的射线粒子总数量之间的差值确定精密测量值。
由此可见，本实施例不局限于对射线粒子进行简单计数，而是巧妙地通过分析获得每个射线粒子的能量信息，并且根据射线粒子不同的能量值进行归类计数，进而统计形成能谱曲线，利用能谱技术选择需要的能量范围的射线粒子的数量，从而大大降低干扰噪声对测量结果的影响，实现较强的降噪能力，提升产品的性能以及灵敏度。
需要说明的是，针对一些情况极端恶劣的工业测量环境中，同位素仪表可能存在因温度变化较大而导致能谱曲线漂移的问题。基于此，可选地，放射探测装置和/或环境辅助监测装置的内部设置有温度传感器；温度传感器用于对放射探测装置和/或环境辅助监测装置的内部温度值进行实时测量，以使得放射探测装置根据内部温度值实时调整探测能谱曲线和/或修正能谱曲线的目标起始能量值与目标终止能量值，以及使得环境辅助监测装置根据内部温度值实时调整环境监测能谱曲线的目标起始能量值与目标终止能量值，实现对精密测量值的校正；或者，温度传感器用于对放射探测装置和/或环境辅助监测装置的内部温度值进行实时测量，以使得放射探测装置根据内部温度值实时调整探测能谱曲线、环境监测能谱曲线和/或修正能谱曲线的预设起始能量值与预设终止能量值，实现对精密测量值的校正。
综上，本实施例在放射探测装置和/或环境辅助监测装置内部设置有温度传感器，该温度传感器能对放射探测装置和/或环境辅助监测装置的内部温度进行测量，放射探测装置利用温度值的变化调整各能谱曲线的起始能量值与终止能量值，从而调整能谱范围内记录的射线粒子的总数量，实现对测量值的校正，避免放射探测装置因温度变化较大产生能谱曲线漂移的问题，进一步提升了同位素仪表的性能。
实施例六
本实施例中的同位素仪表用作连续物位计，本实施例以实施例一为基础进行细化。继续参见图1，可选地，同位素仪表安装在待测容器20的外部，待测容器20内存储具有放射特性的待测介质30；
当待测容器20未存储待测介质30时，同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的环境射线粒子；
放射探测装置10，具体用于检测并根据至少一个能量的环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析环境脉冲信号得到对应的环境射线粒子的能量信息，每个环境射线粒子的能量信息对应一个环境射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的环境射线粒子的数量，得到环境监测能谱曲线，并获得环境监测能谱曲线中各个能量值所对应的能量高度和/或对应的环境射线粒子的数量。
可选地，当待测容器20存储有待测介质30时，待测介质30辐射产生至少一个能量的源射线粒子，源射线粒子和环境射线粒子形成探测射线粒子；
放射探测装置10，具体还用于检测并根据至少一个能量的探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析探测脉冲信号得到对应的探测射线粒子的能量信息，每个探测射线粒子的能量信息对应一个能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的探测射线粒子的数量，得到探测能谱曲线。
可选地，放射探测装置10基于环境能谱曲线和探测能谱曲线之间的差别确定源射线粒子对应的目标起始能量值和目标终止能量值以及获得修正能谱曲线，进而得到修正能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的探测射线粒子的数量总和与待测介质的精密物位值的映射关系。
可选地，当待测容器20处于正常工作状态时，放射探测装置10根据当前修正能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的探测射线粒子的数量总和，获得待测介质30的当前精密物位值。
其中，待测容器20可以是能承载待测介质30的罐体及仓体、输送待测介质30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，本实施例中的待测容器20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，待测介质30的状态可以是气态、液态、固态、气液混合态和固液混合态，优选设置为液态。
示例性地，同位素仪表的具体工作原理如下：
首先，当待测容器20未存储待测介质30时，同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的环境射线粒子；此时，放射探测装置10检测并根据至少一个能量的环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析环境脉冲信号得到对应的环境射线粒子的能量信息，每个环境射线粒子的能量信息对应一个环境射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的环境射线粒子的数量，得到环境监测能谱曲线，并获得环境监测能谱曲线中各个能量值所对应的能量高度和/或对应的环境射线粒子的数量。其次，当待测容器20存储有待测介质30时，待测介质30辐射产生至少一个能量的源射线粒子，源射线粒子和环境射线粒子共同组成探测射线粒子；此时，放射探测装置10检测并根据至少一个能量的探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析探测脉冲信号得到对应的探测射线粒子的能量信息，每个探测射线粒子的能量信息对应一个能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的探测射线粒子的数量，得到探测能谱曲线。再次，放射探测装置10基于环境能谱曲线和探测能谱曲线之间的差别确定源射线粒子对应的目标起始能量值和目标终止能量值以及获得修正能谱曲线，进而得到修正能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的探测射线粒子的数量总和与待测介质30的精密物位值的映射关系。最后，当待测容器20处于正常工作状态时，放射探测装置10根据当前修正能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的探测射线粒子的数量总和，获得待测介质30的当前精密物位值。
由此可见，本实施例未设置放射源，也未设置环境辅助监测装置，而是巧妙地通过检测待测容器内部具有放射特性的待测介质自身释放的源射线粒子来判断待测容器内待测介质的连续物位，精简了同位素仪表的结构组成。同时，本实施例不局限于对射线粒子进行简单计数，而是通过分析获得每个射线粒子的能量信息，并且根据射线粒子不同的能量值进行归类计数，进而统计形成能谱曲线，利用能谱技术选择需要的能量范围的射线粒子的数量，从而大大降低干扰噪声对测量结果的影响，实现较强的降噪能力，提升产品的性能以及灵敏度。
实施例七
本实施例中的同位素仪表用作连续物位计，本实施例以实施例一为基础进行细化，本实施例与实施例六所提供同位素仪表的不同之处至少在于修正能谱曲线上起始能量值和终止能量值的选取。继续参见图1，可选地，同位素仪表安装在待测容器20的外部，待测容器20内存储具有放射特性的待测介质30；
当待测容器20未存储待测介质30时，同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的环境射线粒子；
放射探测装置10，具体用于检测并根据至少一个能量的环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析环境脉冲信号得到对应的环境射线粒子的能量信息，每个环境射线粒子的能量信息对应一个环境射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的环境射线粒子的数量，得到环境监测能谱曲线，并获得环境监测能谱曲线中各个能量值所对应的能量高度和/或对应的环境射线粒子的数量。
可选地，当待测容器20存储有待测介质30时，待测介质30辐射产生至少一个能量的源射线粒子，源射线粒子和环境射线粒子形成探测射线粒子；
放射探测装置10，具体还用于检测并根据至少一个能量的探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析探测脉冲信号得到对应的探测射线粒子的能量信息，每个探测射线粒子的能量信息对应一个能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的探测射线粒子的数量，得到探测能谱曲线。
可选地，放射探测装置10基于环境能谱曲线和探测能谱曲线之间的差别得到修正能谱曲线，并在修正能谱曲线上设置预设起始能量值与预设终止能量值，进而得到修正能谱曲线在预设起始能量值至预设终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的探测射线粒子的数量总和与待测介质30的精密物位值的映射关系。
可选地，当待测容器20处于正常工作状态时，放射探测装置10根据当前修正能谱曲线在预设起始能量值至预设终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的探测射线粒子的数量总和，获得待测介质30的当前精密物位值。
示例性地，同位素仪表的具体工作原理如下：
首先，当待测容器20未存储待测介质30时，同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的环境射线粒子；此时，放射探测装置10检测并根据至少一个能量的环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析环境脉冲信号得到对应的环境射线粒子的能量信息，每个环境射线粒子的能量信息对应一个环境射线粒子的能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的环境射线粒子的数量，得到环境监测能谱曲线，并获得环境监测能谱曲线中各个能量值所对应的能量高度和/或对应的环境射线粒子的数量。其次，当待测容器20存储有待测介质30时，待测介质30辐射产生至少一个能量的源射线粒子，源射线粒子和环境射线粒子共同组成探测射线粒子；此时，放射探测装置10检测并根据至少一个能量的探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析探测脉冲信号得到对应的探测射线粒子的能量信息，每个探测射线粒子的能量信息对应一个能量值，进而统计预设时间段内每个能量值上累计的探测射线粒子的数量，得到探测能谱曲线。再次，放射探测装置10基于环境能谱曲线和探测能谱曲线之间的差别得到修正能谱曲线，并在修正能谱曲线上设置预设起始能量值与预设终止能量值，进而得到修正能谱曲线在预设起始能量值至预设终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的探测射线粒子的数量总和与待测介质30的精密物位值的映射关系。最后，当待测容器20处于正常工作状态时，放射探测装置10根据当前修正能谱曲线在预设起始能量值至预设终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的探测射线粒子的数量总和，获得待测介质30的当前精密物位值。
由此可见，本实施例未设置放射源，也未设置环境辅助监测装置，而是巧妙地通过检测待测容器内部具有放射特性的待测介质自身释放的源射线粒子来判断待测容器内待测介质的连续物位，精简了同位素仪表的结构组成。同时，本实施例不局限于对射线粒子进行简单计数，而是通过分析获得每个射线粒子的能量信息，并且根据射线粒子不同的能量值进行归类计数，进而统计形成能谱曲线，利用能谱技术选择需要的能量范围的射线粒子的数量，从而大大降低干扰噪声对测量结果的影响，实现较强的降噪能力，提升产品的性能以及灵敏度。
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 (20)
1.一种具有能谱自修正功能的同位素仪表，其特征在于，所述同位素仪表包括至少一个放射探测装置；
所述放射探测装置，至少用于检测并根据至少一个能量的射线粒子形成至少一个脉冲信号，通过分析所述脉冲信号得到对应的所述射线粒子的能量信息，每个所述射线粒子的能量信息对应一个能量值，进而统计预设时间段内每个所述能量值上累计的所述射线粒子的数量，以得到能谱曲线；
其中，所述能谱曲线至少包括探测能谱曲线、环境监测能谱曲线和修正能谱曲线中的一种；所述射线粒子至少包括源射线粒子、环境射线粒子和探测射线粒子中的一种。
2.根据权利要求1所述的同位素仪表，其特征在于，所述同位素仪表还包括放射源，所述放射源用于辐射产生所述源射线粒子。
3.根据权利要求2所述的同位素仪表，其特征在于，当所述同位素仪表未放置所述放射源时，待测容器里的待测介质和/或所述同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的所述环境射线粒子；
所述放射探测装置，具体用于检测并根据至少一个能量的所述环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析所述环境脉冲信号得到对应的所述环境射线粒子的能量信息，每个所述环境射线粒子的能量信息对应一个所述环境射线粒子的能量值，进而统计所述预设时间段内每个所述能量值上累计的所述环境射线粒子的数量，以得到所述环境监测能谱曲线。
4.根据权利要求3所述的同位素仪表，其特征在于，在所述同位素仪表内放置所述放射源后，所述放射源辐射产生至少一个能量的所述源射线粒子，并且所述待测介质和/或所述同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的所述环境射线粒子，所述源射线粒子和所述环境射线粒子形成所述探测射线粒子；
所述放射探测装置，具体还用于检测并根据至少一个能量的所述探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析所述探测脉冲信号得到对应的所述探测射线粒子的能量信息，每个所述探测射线粒子的能量信息对应一个所述探测射线粒子的能量值，进而统计所述预设时间段内每个所述能量值上累计的所述探测射线粒子的数量，得到所述探测能谱曲线。
5.根据权利要求4所述的同位素仪表，其特征在于，所述放射探测装置利用所述环境监测能谱曲线对所述探测能谱曲线进行修正，以获得所述修正能谱曲线。
6.根据权利要求2所述的同位素仪表，其特征在于，待测容器里的待测介质和/或所述同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的所述环境射线粒子，所述源射线粒子和所述环境射线粒子形成所述探测射线粒子；所述同位素仪表还包括环境辅助监测装置；
所述环境辅助监测装置，与所述放射探测装置连接，并远离所述放射源设置，确保所述环境辅助监测装置无法接收所述放射源辐射产生的至少一个能量的所述源射线粒子；所述环境辅助监测装置用于检测并根据至少一个能量的所述环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析所述环境脉冲信号得到对应的所述环境射线粒子的能量信息，每个所述环境射线粒子的能量信息对应一个所述环境射线粒子的能量值，进而统计所述预设时间段内每个所述能量值上累计的所述环境射线粒子的数量，以得到所述环境监测能谱曲线；
所述放射探测装置具体用于接收所述环境辅助监测装置传输的所述环境监测能谱曲线；以及，检测并根据至少一个能量的所述探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析所述探测脉冲信号得到对应的所述探测射线粒子的能量信息，每个所述探测射线粒子的能量信息对应一个所述探测射线粒子的能量值，进而统计所述预设时间段内每个所述能量值上累计的所述探测射线粒子的数量，得到所述探测能谱曲线。
7.根据权利要求6所述的同位素仪表，其特征在于，所述放射探测装置利用所述环境监测能谱曲线对所述探测能谱曲线进行修正，以获得所述修正能谱曲线。
8.根据权利要求5或7所述的同位素仪表，其特征在于，所述放射源的核素已知，则所述源射线粒子的能量信息以及所述源射线粒子的能量值已知；
所述放射探测装置根据已知的所述源射线粒子的能量值设置所述修正能谱曲线上的目标起始能量值以及目标终止能量值，并统计所述修正能谱曲线在所述目标起始能量值至所述目标终止能量值的能谱范围内累计的所述射线粒子的总数量并确定精密测量值；
其中，所述精密测量值包括精密密度值、精密浓度值和/或精密物位值。
9.根据权利要求8所述的同位素仪表，其特征在于，所述放射探测装置的内部设置有温度传感器，所述温度传感器用于对所述放射探测装置的内部温度值进行实时测量，以使所述放射探测装置根据所述内部温度值实时调整所述目标起始能量值与所述目标终止能量值，实现对所述精密测量值的校正；或者，
所述温度传感器用于对所述放射探测装置的内部温度值进行实时测量，以使所述放射探测装置根据所述内部温度值实时调整所述能谱曲线的预设起始能量值与预设终止能量值，实现对所述精密测量值的校正。
10.根据权利要求4或6所述的同位素仪表，其特征在于，所述放射源的核素已知，则所述源射线粒子的能量信息以及所述源射线粒子的能量值已知；
所述放射探测装置根据已知的所述源射线粒子的能量值在所述探测能谱曲线以及所述环境监测能谱曲线上设置相同的目标起始能量值以及目标终止能量值，并统计所述探测能谱曲线在所述目标起始能量值至所述目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量，以及统计所述环境监测能谱曲线在所述目标起始能量值至所述目标终止能量值的能谱范围内累计的射线粒子的总数量，以便根据相同能谱范围内统计的两者的射线粒子总数量之间的差值确定精密测量值；
其中，所述精密测量值包括精密密度值、精密浓度值和/或精密物位值。
11.根据权利要求10所述的同位素仪表，其特征在于，所述放射探测装置的内部设置有温度传感器，所述温度传感器用于对所述放射探测装置的内部温度值进行实时测量，以使所述放射探测装置根据所述内部温度值实时调整所述目标起始能量值与所述目标终止能量值，实现对所述精密测量值的校正；或者，
所述温度传感器用于对所述放射探测装置的内部温度值进行实时测量，以使所述放射探测装置根据所述内部温度值实时调整所述能谱曲线的预设起始能量值与预设终止能量值，实现对所述精密测量值的校正。
12.根据权利要求7所述的同位素仪表，其特征在于，所述放射探测装置和/或所述环境辅助监测装置的内部设置有温度传感器；
所述温度传感器用于对所述放射探测装置和/或所述环境辅助监测装置的内部温度值进行实时测量，以使得所述放射探测装置根据所述内部温度值实时调整所述探测能谱曲线和/或所述修正能谱曲线的目标起始能量值与目标终止能量值，以及使得所述环境辅助监测装置根据所述内部温度值实时调整所述环境监测能谱曲线的目标起始能量值与目标终止能量值，实现对精密测量值的校正；或者，
所述温度传感器用于对所述放射探测装置和/或所述环境辅助监测装置的内部温度值进行实时测量，以使得所述放射探测装置根据所述内部温度值实时调整所述探测能谱曲线、所述环境监测能谱曲线和/或所述修正能谱曲线的预设起始能量值与预设终止能量值，实现对精密测量值的校正。
13.根据权利要求1所述的同位素仪表，其特征在于，所述同位素仪表安装在待测容器的外部，所述待测容器内存储具有放射特性的待测介质；
当所述待测容器未存储所述待测介质时，所述同位素仪表所处环境辐射产生至少一个能量的所述环境射线粒子；
所述放射探测装置，具体用于检测并根据至少一个能量的所述环境射线粒子形成至少一个环境脉冲信号，通过分析所述环境脉冲信号得到对应的所述环境射线粒子的能量信息，每个所述环境射线粒子的能量信息对应一个所述环境射线粒子的能量值，进而统计所述预设时间段内每个所述能量值上累计的所述环境射线粒子的数量，得到所述环境监测能谱曲线，并获得所述环境监测能谱曲线中各个所述能量值所对应的能量高度和/或对应的环境射线粒子的数量。
14.根据权利要求13所述的同位素仪表，其特征在于，当所述待测容器存储有所述待测介质时，所述待测介质辐射产生至少一个能量的所述源射线粒子，所述源射线粒子和所述环境射线粒子形成所述探测射线粒子；
所述放射探测装置，具体还用于检测并根据至少一个能量的所述探测射线粒子形成至少一个探测脉冲信号，通过分析所述探测脉冲信号得到对应的所述探测射线粒子的能量信息，每个所述探测射线粒子的能量信息对应一个所述能量值，进而统计所述预设时间段内每个所述能量值上累计的所述探测射线粒子的数量，得到所述探测能谱曲线。
15.根据权利要求14所述的同位素仪表，其特征在于，所述放射探测装置基于所述环境能谱曲线和所述探测能谱曲线之间的差别确定所述源射线粒子对应的目标起始能量值和目标终止能量值以及获得所述修正能谱曲线，进而得到所述修正能谱曲线在所述目标起始能量值至所述目标终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的所述探测射线粒子的数量总和与所述待测介质的精密物位值的映射关系。
16.根据权利要求14所述的同位素仪表，其特征在于，所述放射探测装置基于所述环境能谱曲线和所述探测能谱曲线之间的差别得到所述修正能谱曲线，并在所述修正能谱曲线上设置预设起始能量值与预设终止能量值，进而得到所述修正能谱曲线在所述预设起始能量值至所述预设终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的所述探测射线粒子的数量总和与所述待测介质的精密物位值的映射关系。
17.根据权利要求15或16所述的同位素仪表，其特征在于，当所述待测容器处于正常工作状态时，所述放射探测装置根据当前所述修正能谱曲线在目标起始能量值至目标终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的所述探测射线粒子的数量总和，获得所述待测介质的当前精密物位值；或者，
当所述待测容器处于正常工作状态时，所述放射探测装置根据当前所述修正能谱曲线在预设起始能量值至预设终止能量值之间的各个能量值所对应的能量高度总和和/或各个能量值所对应的所述探测射线粒子的数量总和，获得所述待测介质的当前精密物位值。
18.根据权利要求1所述的同位素仪表，其特征在于，所述放射探测装置包括探测闪烁体、探测光电转换器、探测信号调理电路和射线粒子信号处理模块；
所述探测闪烁体，用于接收并根据所述射线粒子产生光信号；
所述探测光电转换器，与所述探测闪烁体连接，用于接收所述探测闪烁体传输的所述光信号，并将所述光信号转换成电信号；
所述探测信号调理电路，与所述探测光电转换器连接，用于接收所述探测光电转换器传输的所述电信号，并对所述电信号进行调理整形，以形成所述脉冲信号；
所述射线粒子信号处理模块，与所述探测信号调理电路连接，用于接收所述探测信号调理电路传输的所述脉冲信号，通过分析所述脉冲信号得到对应的所述射线粒子的能量信息，每个所述射线粒子的能量信息对应一个所述能量值，并在每个所述能量值上进行计数，以统计所述预设时间段内每个所述能量值上累计的所述射线粒子的数量和/或能量高度，从而得到所述能谱曲线。
19.根据权利要求5或7所述的同位素仪表，其特征在于，所述同位素仪表还包括人机交互模块和通讯模块；
所述人机交互模块，通过所述通讯模块与所述放射探测装置连接，用于至少获取并显示所述修正能谱曲线和精密测量值，以及至少使得用户完成对所述修正能谱曲线的参数调整或页面放缩的操作。
20.根据权利要求6所述的同位素仪表，其特征在于，所述放射探测装置或环境辅助监测装置包括探测闪烁体、探测光电转换器、探测信号调理电路和射线粒子信号处理模块；
所述探测闪烁体，用于接收并根据所述射线粒子产生光信号；
所述探测光电转换器，与所述探测闪烁体连接，用于接收所述探测闪烁体传输的所述光信号，并将所述光信号转换成电信号；
所述探测信号调理电路，与所述探测光电转换器连接，用于接收所述探测光电转换器传输的所述电信号，并对所述电信号进行调理整形，以形成所述脉冲信号；
所述射线粒子信号处理模块，与所述探测信号调理电路连接，用于接收所述探测信号调理电路传输的所述脉冲信号，通过分析所述脉冲信号得到对应的所述射线粒子的能量信息，每个所述射线粒子的能量信息对应一个所述能量值，并在每个所述能量值上进行计数，以统计所述预设时间段内每个所述能量值上累计的所述射线粒子的数量和/或能量高度，从而得到所述能谱曲线。
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