CN207816405U - 一种非接触式料位测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种非接触式料位测量装置，包括依次连接的闪烁探测器、脉冲调理与放大器、分析处理单元与用户接口；闪烁探测器包括高压偏置电路，高压偏置电路连接光电倍增管，光电倍增管连接碘化钠晶体；闪烁探测器的外表面设置有磁屏蔽层，磁屏蔽层的外表面包覆有伽马射线屏蔽层。磁屏蔽层包裹于光电倍增管的外壁，用来降低环境中的磁场对光电倍增管内电子束的影响；伽马射线屏蔽层包裹于碘化钠晶体的外壁，用来提高测量装置的指向性和灵敏度。该装置在使用时无需在容器壁上开孔，能够实现真正的非接触式测量。而且，由于其测量是基于特定能量的伽马射线附近的能谱，所以测量精度和温度稳定性也非常好，提高测量的指向性。
Description
技术领域
本实用新型涉及料位测量装置技术领域，具体为一种非接触式料位测量装置。
背景技术
物料检测是包括火力发电在内的许多生产性企业的过程控制系统的重要组成环节，其检测的精度与可靠性对生产过程具有重要的影响。当前，在上述过程控制系统中，大部分料位检测装置采用接触式测量方式，利用物料和物料检测装置的直接接触来进行料位检测。这种测量方式需要将料位检测装置嵌入到容器内部，安装、维护和更换非常不方便，另一方面，由于很多物料具有高温、高粘、高压等特点，致使料位检测的精度和可靠性受到很大影响。
现有的一些非接触式料位测量装置主要是通过简单地测量物料和环境中的伽马射线强度来计算料位。一方面，由于工业现场存在大量的电气设备，电磁干扰比较强，容易导致光电管内的倍增电子束发生不可预知的偏移，影响测量的准确性；另一方面，由于环境中的伽马射线是普遍存在的，且其能量分布在很宽的范围内，该类型检测装置在检测过程中很容易受到来自附近容器内物料及其他以天然矿物质为原料的基础设施的影响，因此其指向性和抗干扰能力比较差，温度稳定性也比较差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种非接触式料位测量装置，以解决上述背景技术中提出内部构件会受到外界伽马射线和磁场的干扰，影响测量的可靠性的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种非接触式料位测量装置，包括依次连接的闪烁探测器、脉冲调理与放大器、分析处理单元与用户接口；所述闪烁探测器包括高压偏置电路，所述高压偏置电路连接光电倍增管，所述光电倍增管连接碘化钠晶体；所述闪烁探测器的外表面设置有磁屏蔽层，所述磁屏蔽层的外表面包覆有伽马射线屏蔽层。
进一步的，所述高压偏置电路包括依次连接的高压电源、电阻链分压器与取样电阻；所述光电倍增管与所述电阻链分压器连接，所述取样电阻连接所述脉冲调理与放大器。
进一步的，所述脉冲调理与放大器包括RC低通滤波器及与所述RC低通滤波器连接的反向放大电路；所述RC低通滤波器连接所述取样电阻。
进一步的，所述分析处理单元包括AD转换器及与所述AD转换器连接的单片机；所述AD转换器连接所述反向放大电路。
进一步的，所述反向放大电路为基于运算放大器的反向放大电路。
进一步的，所述单片机为STM32F型号的32位ARM微控制器。
进一步的，所述用户接口包括电磁继电器、按键模块、电压转电流芯片、射频通信单元与显示屏；所述电磁继电器、所述按键模块、所述电压转电流芯片、所述射频通信单元与所述显示屏均分别与所述分析处理单元中的所述单片机连接。
进一步的，所述磁屏蔽层为坡莫合金材料层。
进一步的，所述伽马射线屏蔽层为铅皮层。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该种非接触式料位测量装置，磁屏蔽层包裹于光电倍增管的外壁，用来降低环境中的磁场对光电倍增管内电子束的影响；伽马射线屏蔽层包裹于碘化钠晶体的外壁，用来提高测量装置的指向性和灵敏度。该装置在使用时无需在容器壁上开孔，能够实现真正的非接触式测量。而且，由于其测量是基于特定能量的伽马射线附近的能谱，所以测量精度和温度稳定性也非常好，提高测量的指向性。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图；
图2是本实用新型的高压偏置电路的原理框图；
图3是本实用新型的脉冲调理与放大器、分析处理单元与用户接口的原理框图。
图中：1、用户接口；101、电磁继电器；102、按键模块；103、显示屏；104、电压转电流芯片；105、射频通信单元；2、分析处理单元；201、AD转换器；202、单片机；3、脉冲调理与放大器；301、RC低通滤波器；302、反向放大电路；4、闪烁探测器；401、光电倍增管；402、磁屏蔽层；403、伽马射线屏蔽层；404、碘化钠晶体；5、高压偏置电路；501、高压电源；502、电阻链分压器；503、取样电阻；6、物料容器壁。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种非接触式料位测量装置，其特征在于：包括依次连接的闪烁探测器4、脉冲调理与放大器3、分析处理单元2与用户接口1；闪烁探测器4包括高压偏置电路5，高压偏置电路5连接光电倍增管401，光电倍增管401连接碘化钠晶体404；闪烁探测器4的外表面设置有磁屏蔽层402，磁屏蔽层402的外表面包覆有伽马射线屏蔽层403。
进一步的，高压偏置电路5包括依次连接的高压电源501、电阻链分压器502与取样电阻503；所述光电倍增管401与所述电阻链分压器502连接，所述取样电阻503连接所述脉冲调理与放大器3。通过电阻链分压器502，可以将高压偏置电路5中的电压分成几个部分，并调节各个部分的电压大小，让电压稳定，从而达到提升高压偏置电路5工作稳定性的效果。
进一步的，脉冲调理与放大器3包括RC低通滤波器301及与RC低通滤波器301连接的反向放大电路302；RC低通滤波器301连接取样电阻503。通过RC低通滤波器301，可以按电信号的频率对信号进行选择，避免高频信号进行干扰，从而达到过滤高频信号的效果，提升了测量装置的稳定性。
进一步的，分析处理单元2包括AD转换器201及与AD转换器201连接的单片机202；AD转换器201连接反向放大电路302。
进一步的，反向放大电路302为基于运算放大器的反向放大电路。
进一步的，单片机202为STM32F型号的32位ARM微控制器。
进一步的，所述用户接口1包括电磁继电器101、按键模块102、电压转电流芯片104、射频通信单元105与显示屏103；所述电磁继电器101、所述按键模块102、所述电压转电流芯片104、所述射频通信单元105与所述显示屏103均分别与所述分析处理单元2中的所述单片机202连接。
进一步的，为提高抗干扰及屏蔽性能，所述磁屏蔽层402为坡莫合金材料层；所述伽马射线屏蔽层403为铅皮层。
工作原理：首先，将该测量装置安装于物料容器的外侧，并与物料容器壁6保持一定的距离，然后，来自物料中的天然伽马射线穿透物料容器壁6进入测量装置的闪烁探测器4中，在这个过程中，外界的伽马射线会被伽马射线屏蔽层403隔绝，只有伽马射线屏蔽层403开口方向的伽马射线可以从闪烁探测器4进入，然后，伽马射线进入碘化钠晶体404中激发光子，然后，光子进入光电倍增管401中的光阴极中，同时，光电倍增管401中的倍增电子束被收集到光电倍增管401的阳极转换成电流信号，同时，磁屏蔽层402将外界环境中产生的电磁辐射吸收，然后，光电倍增管401中的电脉冲信号进入到脉冲调理与放大器3中，然后，进入分析处理单元2，识别伽马射线附近的能量谱，然后，根据测量模型计算出当前的料位高度。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种非接触式料位测量装置，其特征在于：包括依次连接的闪烁探测器(4)、脉冲调理与放大器(3)、分析处理单元(2)与用户接口(1)；所述闪烁探测器(4)包括高压偏置电路(5)，所述高压偏置电路(5)连接光电倍增管(401)，所述光电倍增管(401)连接碘化钠晶体(404)；所述闪烁探测器(4)的外表面设置有磁屏蔽层(402)，所述磁屏蔽层(402)的外表面包覆有伽马射线屏蔽层(403)。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式料位测量装置，其特征在于：所述高压偏置电路(5)包括依次连接的高压电源(501)、电阻链分压器(502)与取样电阻(503)；所述光电倍增管(401)与所述电阻链分压器(502)连接，所述取样电阻(503)连接所述脉冲调理与放大器(3)。
3.根据权利要求2所述的一种非接触式料位测量装置，其特征在于：所述脉冲调理与放大器(3)包括RC低通滤波器(301)及与所述RC低通滤波器(301)连接的反向放大电路(302)；所述RC低通滤波器(301)连接所述取样电阻(503)。
4.根据权利要求3所述的一种非接触式料位测量装置，其特征在于：所述分析处理单元(2)包括AD转换器(201)及与所述AD转换器(201)连接的单片机(202)；所述AD转换器(201)连接所述反向放大电路(302)。
5.根据权利要求3或4所述的一种非接触式料位测量装置，其特征在于：所述反向放大电路(302)为基于运算放大器的反向放大电路。
6.根据权利要求4所述的一种非接触式料位测量装置，其特征在于：所述单片机(202)为STM32F型号的32位ARM微控制器。
7.根据权利要求4所述的一种非接触式料位测量装置，其特征在于：所述用户接口(1)包括电磁继电器(101)、按键模块(102)、电压转电流芯片(104)、射频通信单元(105)与显示屏(103)；所述电磁继电器(101)、所述按键模块(102)、所述电压转电流芯片(104)、所述射频通信单元(105)与所述显示屏(103)均分别与所述分析处理单元(2)中的所述单片机(202)连接。
8.根据权利要求1所述的一种非接触式料位测量装置，其特征在于：所述磁屏蔽层(402)为坡莫合金材料层。
9.根据权利要求1所述的一种非接触式料位测量装置，其特征在于：所述伽马射线屏蔽层(403)为铅皮层。
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