CN117871329A - 一种密度在线监测装置及监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种密度在线监测装置及监测方法，监测装置包括放射源、探测器以及用于将放射源和探测器安装在待测管路上的安装架，所述放射源和探测器相对设置并与安装架之间滑动连接，在安装架上开设用于放射源和探测器绕待测管路圆周方向进行转动的轨道，放射源和探测器均通过滑块与轨道配合连接，在滑块上设置用于保持放射源和探测器相对状态的角度调节机构，本发明通过安装架进行放射源和探测器的安装，并且放射源和探测器与安装架滑动连接，能够灵活进行位置调整，并通过对应的角度调节机构保持放射源和探测器的对中，以便可以对待测管路内的液位高度以及密度进行检测，不受液位变化的影响，保证密度检测结果的准确性。

Description

一种密度在线监测装置及监测方法
技术领域
本发明涉及流体密度检测技术领域，具体涉及一种密度在线监测装置及监测方法。
背景技术
放射性密度计利用射线穿过介质，射线强度会随物质密度变化的原理，对密度进行检测，因其较高的检测精度并且无需与物质接触，广泛应用于食品化工等产业，用于对流体进行检测，但是由于不同介质厚度，射线被吸收后的强度变化不同，而现有的放射性密度计在标定时一般均设定厚度不变，使射线强度与密度之间为单值函数，以便进行密度检测；在流体的流量产品变化或者波动时，放射性密度计实际检测时的介质厚度与设定厚度之间会有偏差，进而导致检测的密度与实际值出现偏差，无法实现较为准确的检测。
发明内容
技术目的：针对上述现有放射性密度计检测存在的不足，本发明公开了一种能够对介质厚度进行检测，保证密度检测结果准确性的密度在线监测装置及监测方法。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：
一种密度在线监测装置，包括放射源、探测器以及用于将放射源和探测器安装在待测管路上的安装架，所述放射源和探测器相对设置并与安装架之间沿待测管路的圆周方向滑动连接，在安装架上开设用于放射源和探测器绕待测管路圆周方向进行转动的轨道，放射源和探测器均通过滑块与轨道配合连接，在滑块上设置用于保持放射源和探测器相对状态的角度调节机构。
优选地，本发明的放射源和探测器均与对应的滑块转动连接，角度调节机构包括设置在滑块上用于对滑块相对于安装架转动角度进行检测的角度检测组件以及用于对与滑块相对应的放射源和探测器角度进行调节的转动组件，所述转动组件包括微型电机和固定在微型电机驱动端的第一转动齿轮，在放射源和探测器的转轴上设置和对应的第一转动齿轮相配合的第二转动齿轮，所述第一转动齿轮和第二转动齿轮规格相同，在微型电机通过第一转动齿轮带动第二转动齿轮转动时，第一转动齿轮和第二转动齿轮的转动角度大小相同。
优选地，本发明的角度检测组件包括设置在滑块上的滚轮，所述滚轮与滑块上的驱动电机相连接，滚轮的边缘与轨道相配合，在滑块上设置用于对滚轮转动圈数进行计数的计数器。
优选地，本发明的安装架采用与待测管路同心设置的双环结构，包括相对设置的第一安装环和第二安装环，滑块设置在第一安装环与第二安装环之间，轨道位于第一安装环和第二安装环靠近滑块所在一侧表面，轨道在与滚轮接触一侧的表面设置轮齿。
本发明还公开一种密度在线监测方法，使用上述的密度在线监测装置，通过安装架将放射源和探测器安装在待测管路上，以待测管路的圆周方向的左右两端为基准位置进行放射源和探测器的安装，使放射源和探测器处于相对位置；
通过滑块上的驱动电机带动滑块在安装架上移动，调整放射源和探测器相对于安装架的位置，并通过角度调节机构使放射源和探测器在移动过程中端部相互对应，对待测管路内介质的液位高度进行检测；
在确认待测管路内介质的液位高度后，将放射源和探测器移动至检测位置对待测管路内的介质的密度进行检测。
优选地，本发明调整放射源和探测器位置对待测管路内介质的液位高度进行检测的过程包括：将放射源和探测器自待测管路底部同步向上部移动，在移动过程中，探测器实时接收放射源的射线并检测射线强度，最后将射线强度转化为密度；以探测器检测时距离待测管路底部的高度为横坐标，以密度为纵坐标建立坐标系，得出密度曲线，根据密度曲线的突变拐点确认待测管路内介质的液位高度。
优选地，本发明在进行待测管路内介质的液位高度检测时，在检测得出的拐点所在高度上方和下方设置波动检测点，在波动检测点处进行液位波动高度监测，根据监测结果绘制液位波动曲线，确认液位波动范围，根据液位波动范围拟定液位高度修正值，当放射源和探测器在检测位置进行待测管路内介质的密度检测时，根据液位高度修正值对液位高度进行修正，得出对应的密度值。
优选地，本发明根据液位波动曲线拟定密度检测修正系数的过程包括：统计在相同时间内液位达到波动检测点处的频次，并根据频次计算液位向上波动和向下波动的比重，最后根据波动检测点至检测得出的拐点之间的距离以及比重乘积的叠加，得出液位高度修正值。
优选地，本发明在进行液位高度检测时，对放射源和探测器位置调整保持相对的过程包括：记录基准位置放射源和探测器相对于对应滑块的角度，在滑块带动放射源和探测器在安装架上移动时，通过对应的微型电机带动放射源和探测器按照移动反向所在一侧转动，转动角度与滑块相对于安装架中心移动角度大小相同。
有益效果：本发明所提供的一种密度在线监测装置及监测方法具有如下有益效果;
1、本发明通过安装架进行放射源和探测器的安装，并且放射源和探测器与安装架滑动连接，能够灵活进行位置调整，并通过对应的角度调节机构保持放射源和探测器的对中，以便可以对待测管路内的液位高度以及密度进行检测，不受液位变化的影响，保证密度检测结果的准确性。
2、本发明的角度调节机构使用微型电机带动放射源、探测器相对于安装的滑块进行转动，并通过规格相同的第一转动齿轮和第二转动齿轮，使得转动的角度相一致，便于对放射源和探测器的位置进行控制。
3、本发明的滑块通过滚轮与轨道相配合，在驱动电机带动滚轮转动时，通过计数器对滚轮的转动圈数进行计数，以便获取滑块相对于安装架的移动角度，以便对滑块上的放射源或探测器的角度进行调整，保持二者处于相对的状态，使探测器能够接收到放射源的射线。
4、本发明的安装架采用双环结构，滑块设置在第一安装环和第二安装环之间，并通过滑轨与相应的安装环配合，轨道上设置轮齿，从而保证滚轮转动带动滑块移动时，滚轮与轨道之间不会相互窜动，保证对移动角度检测的准确性。
5、本发明在进行待测管路内介质密度检测时，先进行介质厚度检测，从而能够保证密度检测结果的准确性。
6、本发明根据密度检测拐点进行液位高度的确认，无需单独设置液位检测设备，使用放射源和探测器即可完成，从而可以简化密度监测设备，降低成本，同时，对于液位高度检测过程中监测的介质密度也可以作为最终检测密度的参考。
7、本发明在检测得到的液位高度的上方和下方分别设置波动检测点，从而根据波动检测点的检测结果获取待测管路内的流体流动情况，对后续进行密度检测时所依据的液位高度进行修正和调整，提高检测的准确程度，避免受液位波动影响。
8、本发明通过检测液位波动达到波动检测点的频次，并根据波动检测点至检测得出的拐点之间的距离以及比重乘积的叠加进行液位高度修正，从而可以减小检测得到的密度值与实际值之间的偏差，保证检测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。
图1为本发明在线监测装置整体结构图；
图2为本发明在线监测装置端面结构图；
图3为本发明图1中A区域局部放大图；
图4为本发明进行待测管路内液位高度检测时状态示意图；
其中，1-放射源、2-探测器、3-待测管路、4-安装架、5-轨道、6-滑块、7-微型电机、8-第一转动齿轮、9-第二转动齿轮、10-滚轮、11-第一安装环、12-第二安装环。
具体实施方式
下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1-图3所示为本发明所公开的一种密度在线监测装置，包括放射源1、探测器2以及用于将放射源1和探测器2安装在待测管路3上的安装架4，所述放射源1和探测器2相对设置并与安装架4之间沿待测管路3的圆周方向滑动连接，在安装架4上开设用于放射源1和探测器2绕待测管路3圆周方向进行转动的轨道5，放射源1和探测器2均通过滑块6与轨道5配合连接，在滑块6上设置用于保持放射源1和探测器2相对状态的角度调节机构。
本发明的放射源1和探测器2均能够通过对应的滑块在安装架4上滑动进行位置的调整，并且滑块6上设置的角度调节机构可以调整放射源1和探测器2相对于各自滑块的角度，在移动过程中，放射源1和探测器2能够始终保持相对，便于探测器2能够接收放射源1的射线，从而利用放射源1和探测器2实现对待测管路3内液位高度的检测，保证密度监测的准确性。
具体的，本发明的放射源1和探测器2均与对应的滑块6转动连接，角度调节机构包括设置在滑块6上用于对滑块6相对于安装架4转动角度进行检测的角度检测组件以及用于对与滑块6相对应的放射源1和探测器2角度进行调节的转动组件，所述转动组件包括微型电机7和固定在微型电机7驱动端的第一转动齿轮8，在放射源1和探测器2的转轴上设置和对应的第一转动齿轮8相配合的第二转动齿轮9，所述第一转动齿轮8和第二转动齿轮9规格相同，在微型电机7通过第一转动齿轮8带动第二转动齿轮9转动时，第一转动齿轮8和第二转动齿轮9的转动角度大小相同。
在需要进行角度调节时，通过微型电机7带动第一转动齿轮8、第二转动齿轮9转动，从而可以使安装在滑块上的放射源1或探测器2相对与对应的滑块转动相同的角度，便于对放射源1和探测器2朝向的控制。
本发明的角度检测组件包括设置在滑块6上的滚轮10，所述滚轮10与滑块上的驱动电机相连接，滚轮10的边缘与轨道5相配合，在滑块6上设置用于对滚轮10转动圈数进行计数的计数器；通过驱动电机带动滚轮10转动，从而在带动滑块6在安装架4上移动的同时，通过滚轮的转动圈数对其在安装架4上移动的产生的角度变化进行检测，便于对放射源1和探测器2的角度调整，保持其对中。
为保持滑块6在安装架4上移动的稳定，同时保证通过滚轮10对滑块6移动角度检测的准确性，本发明的安装架4采用与待测管路3同心设置的双环结构，包括相对设置的第一安装环11和第二安装环12，滑块6设置在第一安装环11与第二安装环12之间，轨道5位于第一安装环11和第二安装环12靠近滑块6所在一侧表面，轨道5在与滚轮10接触一侧的表面设置轮齿；滑块6被限制在第一安装环11和第二安装环12之间，两侧受力均衡，能够稳定进行滑动，滚轮10与轨道5上的轮齿配合，可以避免打滑，导致影响角度的检测结果。
本发明还公开一种密度在线监测方法，使用上述的密度在线监测装置，通过安装架4将放射源1和探测器2安装在待测管路3上，以待测管路3的圆周方向的左右两端为基准位置进行放射源1和探测器2的安装，使放射源1和探测器2处于相对位置；
通过滑块6上的驱动电机带动滑块6在安装架4上移动，调整放射源1和探测器2相对于安装架4的位置，并通过角度调节机构使放射源1和探测器2在移动过程中端部相互对应，对待测管路3内介质的液位高度进行检测；在进行放射源1和探测器2位置调整时，记录基准位置放射源1和探测器2相对于对应滑块6的角度，在滑块6带动放射源1和探测器2在安装架4上移动时，通过对应的微型电机7带动放射源1和探测器2按照移动反向所在一侧转动，转动角度与滑块6相对于安装架4中心移动角度大小相同。
如图4所示，在本发明的实施例中，将放射源1安装在待测管路3的左侧，探测器2安装在待测管路3的右侧，当处于待测管路3左右两侧的基准位置时，放射源1和探测器2相对于对应滑块的夹角均为90°，此时放射源1射线出射端与探测器2的接收端相对应。
本发明调整放射源1和探测器2位置对待测管路3内介质的液位高度进行检测的过程包括：将放射源1和探测器2自待测管路3底部同步向上部移动，在移动过程中，探测器2实时接收放射源1的射线并检测射线强度，最后将射线强度转化为密度；以探测器2检测时距离待测管路3底部的高度为横坐标，以密度为纵坐标建立坐标系，得出密度曲线，根据密度曲线的突变拐点确认待测管路3内介质的液位高度。
为提高检测效率，由于待测管路3持续进行介质的输送，在工况发生变化时，内部介质的液位高度变化也不会到达待测管路3的底部，可以将检测的初始位置上移，优选在待测管路3下部区域的半径二分之一的位置，由此开始向上移动进行介质液位高度检测。
按照图4所示方位，放射源1所在滑块沿安装架4顺时针移动，在移动过程中，为保持放射源1处于水平状态，放射源1需要相对于对应滑块逆时针转动；探测器2所在滑块沿安装架4逆时针移动，同时探测器2相对于对应的滑块顺时针转动，放射源1和探测器2通过各自的微型电机控制转动角度，保持检测端的相互对应。
在确认待测管路3内介质的液位高度后，将放射源1和探测器2移动至检测位置对待测管路3内的介质的密度进行检测，检测位置如图2所示方位，处于待测管路3的中心位置，液位深度最深，相同的液位波动幅度下，对检测结果的影响最小。
为使检测结果更加接近介质的实际密度值，降低介质液位波动对检测结果的影响，提高检测精度，本发明在进行待测管路3内介质的液位高度检测时，在检测得出的拐点所在高度上方和下方设置波动检测点，在波动检测点处进行液位波动高度监测，波动检测点的设置依据密度检测曲线来进行，在检测区域介质充满时，密度的检测结果基本一致或者偏差在一定范围内，而当达到液位高度后，继续向上移动，密度检测结果会产生突变，即为用于定位介质液位高度的拐点，在达到拐点时，密度检测结果虽然与介质充满时偏差较大，但受到液位波动的影响，射线在经过待测管路3时，仍然有部分会被波动的介质进行吸收，从而检测到一定数值的密度值，此密度值可以用来判断放射源1和探测器2是否完全脱离介质所在区域，从而可以进行液位波动检测点的确认，以保证后续进行修正时，能够检测到液位波动情况，避免了设置固定数值距离的波动检测点，无法检测到液位变化情况的情形，提升检测精度；在设定好波动检测点后，根据监测结果绘制液位波动曲线，确认液位波动范围，根据液位波动范围拟定液位高度修正值，当放射源1和探测器2在检测位置进行待测管路3内介质的密度检测时，根据液位高度修正值对液位高度进行修正，得出对应的密度值。
根据液位波动曲线拟定密度检测修正系数的过程包括：统计在相同时间内液位达到波动检测点处的频次，并根据频次计算液位向上波动和向下波动的比重，最后根据波动检测点至检测得出的拐点之间的距离以及比重乘积的叠加，得出液位高度修正值。
设定在波动检测点处检测周期为t，在t时间内，介质液位向上波动达到对应的波动检测点处的次数为n1，向下波动达到对应波动检测点处的次数为n2，波动检测点至检测得出的拐点之间的距离为H，液位高度修正值，将检测得出的液位高度与液位高度修正值相加，以此作为进行密度检测时的液位厚度值，实现对待测管路3内介质密度的准确检测。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种密度在线监测装置，其特征在于，包括放射源（1）、探测器（2）以及用于将放射源（1）和探测器（2）安装在待测管路（3）上的安装架（4），所述放射源（1）和探测器（2）相对设置并与安装架（4）之间沿待测管路（3）的圆周方向滑动连接，在安装架（4）上开设用于放射源（1）和探测器（2）绕待测管路（3）圆周方向进行转动的轨道（5），放射源（1）和探测器（2）均通过滑块（6）与轨道（5）配合连接，在滑块（6）上设置用于保持放射源（1）和探测器（2）相对状态的角度调节机构。
2.根据权利要求1所述的一种密度在线监测装置，其特征在于，所述放射源（1）和探测器（2）均与对应的滑块（6）转动连接，角度调节机构包括设置在滑块（6）上用于对滑块（6）相对于安装架（4）转动角度进行检测的角度检测组件以及用于对与滑块（6）相对应的放射源（1）和探测器（2）角度进行调节的转动组件，所述转动组件包括微型电机（7）和固定在微型电机（7）驱动端的第一转动齿轮（8），在放射源（1）和探测器（2）的转轴上设置和对应的第一转动齿轮（8）相配合的第二转动齿轮（9），所述第一转动齿轮（8）和第二转动齿轮（9）规格相同，在微型电机（7）通过第一转动齿轮（8）带动第二转动齿轮（9）转动时，第一转动齿轮（8）和第二转动齿轮（9）的转动角度大小相同。
3.根据权利要求2所述的一种密度在线监测装置，其特征在于，所述角度检测组件包括设置在滑块（6）上的滚轮（10），所述滚轮（10）与滑块上的驱动电机相连接，滚轮（10）的边缘与轨道（5）相配合，在滑块（6）上设置用于对滚轮（10）转动圈数进行计数的计数器。
4.根据权利要求1所述的一种密度在线监测装置，其特征在于，所述安装架（4）采用与待测管路（3）同心设置的双环结构，包括相对设置的第一安装环（11）和第二安装环（12），滑块（6）设置在第一安装环（11）与第二安装环（12）之间，轨道（5）位于第一安装环（11）和第二安装环（12）靠近滑块（6）所在一侧表面，轨道（5）在与滚轮（10）接触一侧的表面设置轮齿。
5.一种密度在线监测方法，使用权利要求1-4任一所述的密度在线监测装置，其特征在于，通过安装架（4）将放射源（1）和探测器（2）安装在待测管路（3）上，以待测管路（3）的圆周方向的左右两端为基准位置进行放射源（1）和探测器（2）的安装，使放射源（1）和探测器（2）处于相对位置；
通过滑块（6）上的驱动电机带动滑块（6）在安装架（4）上移动，调整放射源（1）和探测器（2）相对于安装架（4）的位置，并通过角度调节机构使放射源（1）和探测器（2）在移动过程中端部相互对应，对待测管路（3）内介质的液位高度进行检测；
在确认待测管路（3）内介质的液位高度后，将放射源（1）和探测器（2）移动至检测位置对待测管路（3）内的介质的密度进行检测。
6.根据权利要求5所述的一种密度在线监测方法，其特征在于，调整放射源（1）和探测器（2）位置对待测管路（3）内介质的液位高度进行检测的过程包括：将放射源（1）和探测器（2）自待测管路（3）底部同步向上部移动，在移动过程中，探测器（2）实时接收放射源（1）的射线并检测射线强度，最后将射线强度转化为密度；以探测器（2）检测时距离待测管路（3）底部的高度为横坐标，以密度为纵坐标建立坐标系，得出密度曲线，根据密度曲线的突变拐点确认待测管路（3）内介质的液位高度。
7.根据权利要求6所述的一种密度在线监测方法，其特征在于，在进行待测管路（3）内介质的液位高度检测时，在检测得出的拐点所在高度上方和下方设置波动检测点，在波动检测点处进行液位波动高度监测，根据监测结果绘制液位波动曲线，确认液位波动范围，根据液位波动范围拟定液位高度修正值，当放射源（1）和探测器（2）在检测位置进行待测管路（3）内介质的密度检测时，根据液位高度修正值对液位高度进行修正，得出对应的密度值。
8.根据权利要求7所述的一种密度在线监测方法，其特征在于，根据液位波动曲线拟定密度检测修正系数的过程包括：统计在相同时间内液位达到波动检测点处的频次，并根据频次计算液位向上波动和向下波动的比重，最后根据波动检测点至检测得出的拐点之间的距离以及比重乘积的叠加，得出液位高度修正值。
9.根据权利要求6所述的一种密度在线监测方法，其特征在于，在进行液位高度检测时，对放射源（1）和探测器（2）位置调整保持相对的过程包括：记录基准位置放射源（1）和探测器（2）相对于对应滑块（6）的角度，在滑块（6）带动放射源（1）和探测器（2）在安装架（4）上移动时，通过对应的微型电机（7）带动放射源（1）和探测器（2）按照移动反向所在一侧转动，转动角度与滑块（6）相对于安装架（4）中心移动角度大小相同。
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