CN202885914U - 组合扩展型闪烁液位控制装置 - Google Patents

Abstract

组合扩展型闪烁液位控制装置。它涉及核物位检测技术领域，它解决了现有液位连续核监测仪表测量过程中存在的扩展能力差、成本较高、测量准确性差的问题。它包括主机和至少一组测量装置，每组测量装置中均包括辐射源容器和闪烁探测器；所述的辐射源容器和所述的闪烁探测器分别设置在被测罐体的两侧，并且辐射源容器的射线发射口发出的射线穿过被测罐体射向闪烁探测器的射线接收面；每组测量装置中的闪烁探测器的信号输出端均与主机的信号输入端连接。本实用新型尤其适用于作为恶劣环境下的连续物位检测，特别适用于毒性、易燃易爆、高温、高压恶劣环境下的大量程多测量点要求容器中的液体非接触连续物位测量。

Description

组合扩展型闪烁液位控制装置

技术领域

本实用新型涉及核物位检测技术领域。

背景技术

随着科技的发展，目前国内新建大型工程的自动化程度逐步与国际接轨，对先进的物位测量仪表需求量大增，而且对产品的可靠性、稳定性、精确度等要求也更高。国内的料位仪表市场顺应市场需求，根据不同的应用领域和被测物料的物理、化学特性(电磁性能、密度、粒度、温度、含水量、腐蚀性等)；生产工艺、环境的状况(如被测容器的大小、形状、材质、壁厚、温度、电磁干扰以及进出料方式及测量要求的不同)，采用不同探测原理研制开发出利用射线、超声波、射频导纳、雷达、重锤、机械阻旋等多种料位产品。由于射线类核仪表具有不与被测物接触可无损测量的特点，特别适合于高温、高压、粉尘、腐蚀、巨毒等恶劣环境条件下的物位测量，因此在恶劣环境下核仪表具有不可替代的地位。

目前国内外利用射线吸收原理的连续液位监测仪表，一般是采用三种形式：线源发射、长杆探测器接收的形式；线源发射、点探测器接收的形式；点源发射、长杆探测器接收的形式，以上开发的产品都是采用单一的测量形式。因此现有液位连续核监测仪表测量过程中存在的扩展能力差、成本较高、测量准确性差的问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有液位连续核监测仪表测量过程中存在的扩展能力差、成本较高、测量准确性差的问题，提出了一种组合扩展型闪烁液位控制装置。

本实用新型的组合扩展型闪烁液位控制装置包括主机和至少一组测量装置，每组测量装置中均包括辐射源容器和闪烁探测器；所述的辐射源容器和所述的闪烁探测器分别设置在被测罐体的两侧，并且辐射源容器的射线发射口发出的射线穿过被测罐体射向闪烁探测器的射线接收面；每组测量装置中的闪烁探测器的信号输出端均与主机的信号输入端连接。

本实用新型内容针对液位测量过程中，存在量程变化的情况，采用组合扩展的形式进行设计，针对不同的工况，量程和测量点可扩展，更有利于应用，使仪表的安装、调试及日后维修更加方便，减少维护费用，并大幅度降低仪表的价格，方便用户的使用和维护，为各类反应器、容器的安全使用和经济运行提供一种新的检测方法和手段。

1、利用物质对射线的吸收原理设计，采用射线准直方式测量，减少散射误差影响；采用非接触连续测量方式，在测量精度不受环境条件变化影响的情况下，稳定可靠，维护量小；

2、采用铯-137辐射源为发射源，该射源具有半衰期长，在满足系统需求的同时便于屏蔽防护；

3、以主从式多微处理器进行数据处理，采用多探测器组合安装，提高仪表测量量程及满足多功能测量要求；具有LED显示及远端控制功能；开关量、模拟量输出及RS485接口，可方便与DCS连接，调试维护方便；

4、辐射源容器具有发射角可调节的功能，可满足不同测量范围的要求。

5、在信号处理与程序设计过程中利用连续平均、比较剔除等措施降低统计涨落对测量精度的影响。

本实用新型为适应核物位监测仪表发展趋势，设计的适用于具有较大流速液体场所的顶端物位测量。该装置利用核物理测量原理为基础，采用点源作为发射源、长塑料闪烁探测器的信号采集方式，利用多个微处理器进行数据处理和逻辑运算，满足不同测量量程和测量形式的使用要求，对大量程测量具有较高的精度。本实用新型尤其适用于作为恶劣环境下的连续物位检测，特别适用于毒性、易燃易爆、高温、高压恶劣环境下的大量程多测量点要求容器中的液体非接触连续物位测量。

附图说明

图1是采用一组测量装置的组合扩展型闪烁液位控制装置的结构示意图；图2是采用多组测量装置的组合扩展型闪烁液位控制装置的结构示意图；图3是反应液位变化的标准曲线图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式包括主机1和至少一组测量装置，每组测量装置中均包括辐射源容器4和闪烁探测器3；所述的辐射源容器4和所述的闪烁探测器3分别设置在被测罐体2的两侧，并且辐射源容器4的射线发射口发出的射线穿过被测罐体2射向闪烁探测器3的射线接收面；每组测量装置中的闪烁探测器3的信号输出端均与主机1的信号输入端连接。所述的辐射源容器4具备发射角度可调节的特点，在实际工作中可根据探测器的长度，调节发射角度。所述的主机1接收闪烁探测器3发出的信号，并对所述信号进行处理，确定被测罐体2内介质所处的位置。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述的辐射源容器4的外形尺寸为ф190mm×200mm，所述的辐射源容器4的材料为铅，带有一个可锁定的射线射出狭缝，所述的射线射出狭缝为辐射源容器4的射线发射口，通过所述的射线射出狭缝射出的射线可射向闪烁探测器3的射线接收面。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

所述的辐射源容器4功能为：(1)输出射线。(2)起到防护作用，容器外表面剂量率小于1000微仑/小时。(3)便于放射源的固定和安装；所述的辐射源容器4采用点源作为发射源。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述的辐射源容器4中的辐射源采用密封铯-137(¹³⁷Csγ)射线点源，所述的辐射源的外形尺寸ф8mm×9mm，射线能量661Kev，强度2×10⁹Bq，半衰期31年；在满足系统需求的同时便于屏蔽防护；其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述的闪烁探测器3为长塑料晶体闪烁探测器，其晶体尺寸ф50mm×1000mm，光电倍增管型号为GDB44c。辐射在闪烁探测器3中产生闪烁，闪烁的次数与辐射强度成正比。晶体产生光信号，经过光电倍增管转变成电脉冲信号，实现脉冲信号的采集。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同点在于主机1包括CPU外围控制电路和显示驱动电路；CPU外围控制电路包括控制芯片、输入输出接口模块和远程控制模块控制芯片的输入输出端与输入输出接口模块的输出输入端连接；控制芯片的远程控制端与远程控制模块的远程控制端连接；控制芯片的显示信号端与显示驱动电路的显示信号端连接；CPU外围控制电路是以主从式多微处理器进行数据处理，控制芯片采用C8051F410芯片，该芯片具有良好的温度特性，接口功能强大，兼容性好。功能是对传感器采集的信号进行分析、处理，并且输出相应控制信号，同时向远端设备输出监测数据。输入输出接口模块采用开关量、模拟量输出及RS485接口构成，可方便与DCS连接，调试维护方便；显示驱动电路采用OCMJ4X8C液晶显示模块，模块集成中文字库，提供4行8列16×16大小汉字显示，使用串行接口与CPU连接，方便易操作，此部分只在远程终端组件上使用。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于闪烁探测器3与主机1采用传输导线传输信号。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

本实用新型内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现实用新型的目的。

在实际应用时，将辐射源容器4和闪烁探测器3按对称位置安装在被测罐体的两侧，并且使二者的连续为水平线，辐射源发射的射线入射至被测罐体2，闪烁探测器3在被测罐体2的另一侧接收该放射线信号，闪烁探测器3将接收到的射线转化为电信号，电信号通过传输导线传到主机1的信号处理单元，信号处理单元处理后在主机上显示液位值，并将计算结果传给主控室的上位机。如果所测液位量程较大时，可采用多组测量装置进行组合扩展来实现，提高测量量程，降低使用成本。

主机1利用γ射线通过物质时强度减弱的规律性，将射线点源放在被测装置一端，另一端以长柱型晶体探测器进行接收，γ射线经准直后，穿过被测容器和介质，经介质吸收后被探测器接收，测量穿过被测物料的射线强度。探测器所接收到信号的计数率与被测容器内介质的位置相关。如图1和图2所示，可得到一条探测器计数率与物位之间的关系曲线。当辐射源、被测介质和容器以及探测器的物理参数、几何数据确定后，该曲线是唯一的。通过试验测量得到该曲线的变化规律，并模拟该曲线，便可根据探测器测到的计数率计算出容器内被测介质的高度。当容器内的液面高度连续变化时，探测器被遮蔽的程度也随之变化。当射线束完全放开，计数器处于最大状态；当辐射全部穿越材料的时候，处于最小状态。当校准变送器的时候，就会获得最高和最低计数器，测量的计数率应位于最小脉冲至最大脉冲之间。测量系统装置与系统测量方式确定后，根据基本原理和实际测量结果，可以确定反应液位变化的标准曲线，如图3所示。该曲线可以由多项式函数表示，但在实际计算过程中，为了减少繁琐的计算，提高系统测量的运行速度，因此采用分段线性法拟合，它既能保证计算速度，又能兼顾测量精度。在测量过程中，可以根据测量需要增加分段数提高测量精度。依据这条标准曲线，只要测出某一液位时刻的脉冲值，即可推算出该时刻的液位值。由于本系统测量采用实际测量数据标定，可以有效地消除本底误差和散射效应，较好地解决了以上因素引起的测量误差所带来的影响。

Claims (9)

1.组合扩展型闪烁液位控制装置，其特征在于它包括主机(1)和至少一组测量装置，每组测量装置中均包括辐射源容器(4)和闪烁探测器(3)；所述的辐射源容器(4)和所述的闪烁探测器(3)分别设置在被测罐体(2)的两侧，并且辐射源容器(4)的射线发射口发出的射线穿过被测罐体(2)射向闪烁探测器(3)的射线接收面；每组测量装置中的闪烁探测器(3)的信号输出端均与主机(1)的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的组合扩展型闪烁液位控制装置，其特征在于所述的辐射源容器(4)带有一个可锁定的射线射出狭缝，所述的射线射出狄缝为辐射源容器(4)的射线发射口。

3.根据权利要求2所述的组合扩展型闪烁液位控制装置，其特征在于所述的辐射源容器(4)的材料为铅。

4.根据权利要求2或3所述的组合扩展型闪烁液位控制装置，其特征在于所述的辐射源容器(4)中的辐射源采用密封铯-137射线点源，射线能量661Kev，强度2×10⁹Bq，半衰期31年。

5.根据权利要求4所述的组合扩展型闪烁液位控制装置，其特征在于所述的闪烁探测器(3)为长塑料晶体闪烁探测器。

6.根据权利要求1所述的组合扩展型闪烁液位控制装置，其特征在于主机(1)包括CPU外围控制电路和显示驱动电路；CPU外围控制电路包括控制芯片、输入输出接口模块和远程控制模块控制芯片的输入输出端与输入输出接口模块的输出输入端连接；控制芯片的远程控制端与远程控制模块的远程控制端连接；控制芯片的显示信号端与显示驱动电路的显示信号端连接。

7.根据权利要求6所述的组合扩展型闪烁液位控制装置，其特征在于控制芯片采用C8051F410芯片。

8.根据权利要求6所述的组合扩展型闪烁液位控制装置，其特征在于显示驱动电路采用OCMJ4X8C液晶显示模块。

9.根据权利要求1、2、3、5、6、7或8所述的组合扩展型闪烁液位控制装置，其特征在于闪烁探测器(3)与主机(1)采用传输导线传输信号。

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