DE102020113015B3 - Radiometrisches Messgerät, Anordnung eines radiometrischen Messgerätes und Verfahren zur radiometrischen Ermittlung einer Messgröße - Google Patents

Radiometrisches Messgerät, Anordnung eines radiometrischen Messgerätes und Verfahren zur radiometrischen Ermittlung einer Messgröße Download PDF

Info

Publication number
DE102020113015B3
DE102020113015B3 DE102020113015.5A DE102020113015A DE102020113015B3 DE 102020113015 B3 DE102020113015 B3 DE 102020113015B3 DE 102020113015 A DE102020113015 A DE 102020113015A DE 102020113015 B3 DE102020113015 B3 DE 102020113015B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
scintillator
measuring device
radiometric
container
separating element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102020113015.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert Laun
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vega Grieshaber KG
Original Assignee
Vega Grieshaber KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vega Grieshaber KG filed Critical Vega Grieshaber KG
Priority to DE102020113015.5A priority Critical patent/DE102020113015B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102020113015B3 publication Critical patent/DE102020113015B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G01F23/288—X-rays; Gamma rays or other forms of ionising radiation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
    • G01N23/10—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the material being confined in a container, e.g. in a luggage X-ray scanners
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2002—Optical details, e.g. reflecting or diffusing layers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/10—Different kinds of radiation or particles
    • G01N2223/101—Different kinds of radiation or particles electromagnetic radiation
    • G01N2223/1013—Different kinds of radiation or particles electromagnetic radiation gamma
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/50—Detectors
    • G01N2223/505—Detectors scintillation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/24—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by observing the transmission of wave or particle radiation through the material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radiometrisches Messgerät (10) mit mindestens einer radioaktiven Strahlungsquelle (12) und mit wenigstens einer Erfassungseinheit (14) zur Detektion radioaktiver Strahlung mit einem Szintillator (16) zur Erzeugung strahlungsinduzierter Lichtpulse und einem photosensitiven Element (18) zur Erzeugung eines elektrischen Signals auf Basis der Lichtpulse und einer Messelektronik (20) zur Verarbeitung des elektrischen Signals.Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein radiometrisches Messgerät (10) zur Verfügung zu stellen, mittels welchen eine besonders genaue radiometrische Messung von Flüssigkeiten und insbesondere eine Dampfdichtekompensation möglich ist.Dazu weist der Szintillator (16) mindestens ein schaltbares optisches Trennelement (32) auf, wobei der Szintillator (16) mittels des mindestens einen Trennelementes (32) in getrennte Abschnitte (34, 36, 38, 40, 42) unterteilbar ist.Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung eines radiometrischen Messgerätes (10) an einem Behälter (22) und ein Verfahren zur radiometrischen Ermittlung einer Messgröße

Description

  • Die Erfindung betrifft ein radiometrisches Messgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das Messgerät dient insbesondere zur Erfassung eines Füllstandes oder eines Grenzstandes in einem Behälter. Das Messgerät kann auch zur Bestimmung von Dichten und insbesondere eines Dichteprofils eines Füllgutes innerhalb eines Behälters. Die Erfindung betrifft ferner die Anordnung eines solchen Messgerätes an einem Behälter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 und ein Verfahren zur radiometrischen Bestimmung einer Messgröße gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Bei der Messgröße handelt es sich insbesondere um einen Füllstand, einen Grenzstand oder ein Dichteprofil.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur radiometrischen Bestimmung einer Messgröße, insbesondere zur radiometrischen Bestimmung von Füllstand-, Grenzstand und/oder Dichte bekannt. Insbesondere sind solche Verfahren und auch Vorrichtungen aus US 5 099 124 A , US 2012 / 0 085 142 A1 und US 2019 / 0 353 802 A1 bekannt. Zur Messung werden dabei eine radioaktive Strahlungsquelle und eine Erfassungseinrichtung an gegenüberliegenden Seiten eines zu überwachenden Behälters oder Bereichs angeordnet. Von der radioaktiven Strahlungsquelle wird Gammastrahlung durch den Behälter in Richtung der Erfassungseinrichtung ausgesendet. Die Gammastrahlung wird auf ihrem Weg durch das Füllgut je nach Füllstand und Dichte des Füllgutes mehr oder weniger absorbiert. Auf Basis der von der Erfassungseinrichtung detektierten Strahlung kann dann ein Rückschluss auf den Füllstand, Grenzstand die Dichte oder ein Dichteprofil eines zwischen der Strahlenquelle und der Erfassungseinrichtung befindlichen Füllgutes gezogen werden.
  • Ein besonderer Vorteil der radiometrischen Füllstandmessung ist, dass die für die Messung notwendigen Komponenten, nämlich die Strahlungsquelle und die Erfassungseinrichtung, außerhalb eines Behälters anordenbar sind und damit weder die Prozessbedingungen innerhalb des Behälters noch die Eigenschaften des Füllgutes Auswirkungen auf die Einsetzbarkeit dieser Messmethode haben.
  • Der Szintillator kann als ein langgestreckter Szintillator in Form eines Faserbündels gebildet sein, der dann den Vorteil aufweist, dass dieser an verschiedene Behälterformen angepasst werden kann. Insbesondere kann ein solcher Szintillator an der Außenwandung eines rund ausgestalteten Tanks angeordnet werden, was im Stand der Technik zur Erzielung einer kompakten Bauform der Messanordnung sehr geschätzt wird. Ein besonderer Vorteil liegt insbesondere darin, dass aufgrund der Flexibilität des Szintillators auch für den Einsatz eine hohe Flexibilität besteht und die Produktion einer Vielzahl verschieden ausgestalteter, beispielsweise an unterschiedliche Tankformen angepasster Szintillatoren vermieden werden kann.
  • Bei den aus dem Stand der Technik bekannten radiometrischen Messanordnungen ist es bekannt, dass die Erfassungseinrichtung als Szintillator mit einem nachgeschalteten Photomultiplier als photosensitives Element ausgestaltet ist. Die auf das Szintillatormaterial treffende Gammastrahlung regt dieses durch Stoßprozesse an, wobei das Szintillatormaterial unter Abgabe von Licht in seinen Ausgangszustand zurückkehrt. Durch eine Messung der Lichtmenge bzw. der Anzahl der vom Szintillator erzeugten Lichtpulse pro Zeit (Zählrate), die beispielsweise über den Photomultiplier und eine nachgeschaltete Messelektronik erfolgt, kann dann auf die Intensität der eintreffenden Strahlung und somit beispielsweise auf einen Füllstand innerhalb des Behälters geschlossen werden. Die Zahl der ermittelten Lichtpulse ist repräsentativ für die empfangene Strahlungsstärke und damit auch für die Dichte des Füllguts bzw. den Füllstand. Je weniger Lichtpulse von der Messelektronik ermittelt werden, umso höher ist die Dichte des Füllguts oder je höher ist der Füllstand.
  • Insbesondere bei der Bestimmung von Füllständen, Grenzständen oder Dichten von Flüssigkeiten kann es in dem Behälter zu einer Dampfentwicklung oberhalb der Flüssigkeit kommen. Dies kann zu einer Verfälschung der Messergebnisse führen. Strahlung, die nach Durchlaufen der sich oberhalb der Flüssigkeit bildenden Dampfschicht auf den Szintillator trifft, wird in der Dampfschicht abgeschwächt und kann fälschlicherweise den Eindruck eines höheren Füllstandes erwecken.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein radiometrisches Messgerät sowie eine Anordnung eines solchen Messgerätes an einem Behälter und ein Verfahren zur radiometrischen Ermittlung einer Messgröße zur Verfügung zu stellen, mittels welchen eine besonders genaue radiometrische Messung von Flüssigkeiten und insbesondere eine Dampfdichtekompensation möglich ist.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere Vorteile und praktische Ausführungsformen sind in Zusammenhang mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Ein erfindungsgemäßes radiometrisches Messgerät, welches zur Erfassung eines Füllstandes, eines Grenzstandes oder eines Dichteprofils dient, weist mindestens eine Strahlungsquelle auf. Bei der Strahlungsquelle handelt es sich um eine radioaktive Quelle, welche insbesondere Gammastrahlung aussendet. Ferner weist das Messgerät eine Erfassungseinheit zur Detektion der radioaktiven Strahlung auf. Die Erfassungseinheit umfasst einen Szintillator zur Erzeugung strahlungsinduzierter Lichtpulse, wenn die Strahlung auf das Szintillatormaterial trifft. Zudem ist der Szintillator mit einem photosensitiven Element zur Erzeugung eines elektrischen Signals auf Basis der Lichtpulse verbunden, welche wiederrum mit einer Messelektronik zur Verarbeitung des elektrischen Signals gekoppelt ist. Bei dem photosensitiven Element handelt es sich insbesondere um einen Photomultiplier.
  • Der Szintillator weist mindestens ein schaltbares optisches Trennelement auf und mittels des mindestens einen Trennelementes ist der Szintillator in voneinander getrennte Abschnitte unterteilbar. Weist der Szintillator nur ein Trennelement auf, so ist der Szintillator in zwei Abschnitte unterteilbar. Ein schaltbares optisches Trennelement bedeutet, dass das Trennelement bedarfsweise ein- bzw. hinzuschaltbar ist, um den Szintillator in verschiedene Abschnitte zu unterteilen, wobei dann die Lichtpulse aus einem Abschnitt nicht durch das optische Trennelement in den anderen Abschnitt gelangen können. Das aktivierte Trennelement ist für die erzeugten Lichtpulse in dem Szintillator nicht transparent, die einzelnen Abschnitte sind voneinander abgeschirmt. Bei deaktiviertem Trennelement steht die gesamte Länge des Szintillators zu Detektion der radioaktiven Strahlung zur Verfügung.
  • Wie im Weiteren noch näher erläutert wird, kann mittels des Trennelementes ein Abschnitt des Szintillators abgetrennt werden, welcher sich mit seiner Längserstreckung vollständig im Bereich der Dampfphase bzw. Gasphase oberhalb einer Flüssigkeit befindet. Bevorzugt handelt es sich bei diesem Abschnitt des Szintillators um einen Abschnitt direkt benachbart zum photosensitiven Element. Bei deaktiviertem Trennelement werden über das photosensitive Element und die Messelektronik sämtliche über die gesamte Länge des Szintillators entstehenden Lichtpulse ausgewertet. Wird nun das optische Trennelement aktiviert, so erreichen lediglich Lichtpulse aus einem dem photosensitiven Element benachbarten Abschnitt das photosensitive Element. Insbesondere handelt es sich hierbei um Lichtpulse, die sämtlich durch Strahlung erzeugt wurden, die durch die Gasphase propagiert ist. Aus der Zählrate der in diesem Abschnitt erzeugten Lichtpulse kann die Dichte der Gasphase ermittelt werden und das gemessene Ergebnis über die gesamte Länge des Szintillators kann mit der ermittelten Zählrate der Gasphase korrigiert werden.
  • Insgesamt kann damit zeitlich versetzt die Zählrate über die gesamte Länge des Szintillators und die Zählrate am oberen Ende des Behälters in der Gasphase getrennt bestimmt werden. Die gemessene Zählrate über die gesamte Länge kann dann mit der anderen Zählrate korrigiert werden, so dass sich eine besonders genaue Füllstandmessung ergibt.
  • Ein erfindungsgemäßes radiometrisches Messgerät weist nur wenige Bauelemente auf. Die Integration eines Trennelementes in den Szintillator erfordert an der Messstelle keinen zusätzlichen Bauraum. Das Messgerät kann wie gewohnt installiert werden und die Ansteuerung des Trennelementes kann über die bereits vorhandene Elektronik erfolgen. Insbesondere im Vergleich zu Lösungen mit einem zusätzlichen Dampfdichtedetektor im Bereich der Gasphase ist die erfindungsgemäße Lösung besonders kompakt und einfach zu installieren. Auf einen zusätzlichen Dampfdichtedetektor kann verzichtet werden.
  • In einer praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messgerätes handelt es sich bei dem mindestens einen Trennelement um ein intelligentes Glas. Mit intelligentem Glas wird ein Glas bezeichnet, dessen Transparenz bzw. Lichtdurchlässigkeit veränderbar ist. Für die vorliegende Anwendung kommen insbesondere intelligente Gläser in Frage, welche ihre Lichtdurchlässigkeit unter Anlegen einer elektrischen Spannung verändern (Elektrochromie).
  • Es kann sich dabei insbesondere um LC-Glas handeln. LC-Gläser weisen in der Regel einen Polymer-Flüssigkristall-Film auf, der zwischen zwei Glasscheiben eingebettet ist. Innerhalb des festen Polymers befinden sich willkürlich orientierte Flüssigkristallmoleküle. Das einfallende Licht wird von ihnen gestreut und das Glas ist lichtundurchlässig (opak). Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung ordnen sich die Flüssigkeitskristallmoleküle und das Glas wird lichtdurchlässig. So kann schnell und einfach durch ein Anlegen einer elektrischen Spannung die Trennung der verschiedenen Abschnitte im Szintillator bewirkt werden, so dass jeweils nur Lichtpulse eines Abschnittes von dem photosensitiven Element detektiert werden. In einer alternativen Ausgestaltung kann das optische Trennelement als mechanische Blende ausgestaltet sein.
  • In einer weiteren praktischen Ausführungsform des radiometrischen Messgerätes kann dieses mehrere verteilt angeordnete Strahlungsquellen aufweisen. Für die Aufnahme eines Dichteprofils können sich diese sowohl innerhalb des Behälters wie auch außerhalb des Behälters befinden. Vorzugsweise sind die Strahlungsquellen in Hochrichtung eines Behälters beabstandet voneinander angeordnet. Die Strahlungsquellen sind vorzugsweise derart angeordnet, dass sich die Strahlungskegel benachbarter Strahlungsquellen nicht oder nur geringfügig überlappen.
  • In dem Szintillator können auch mehrere Trennelemente angeordnet sein, so dass der Szintillator bedarfsweise in verschiedene Abschnitte unterteilbar ist, für welche jeweils (durch Differenzbildung) individuelle Zählraten bestimmbar sind.
  • Für die Messung eines Dichteprofils von Füllgut wird eine Kombination von mehreren Strahlungsquellen und korrespondierend dazu mehreren Trennelementen als vorteilhaft angesehen. Dabei kann für jede Strahlungsquelle ein korrespondierender Abschnitt im Szintillator durch zwei Trennelemente gebildet werden. Sukzessive kann die Länge des Szintillators durch die Trennelemente verkürzt werden. Durch Differenzbildung der Zählraten können die Zählraten einzelner Abschnitte bestimmt werden und daraus die Dichte der einzelnen Schichten des Füllguts abgeleitet werden. Damit kann eine charakteristische Schichtverteilung verschiedener Füllgüter ermittelt werden. Eine Anwendung von Dichteprofilmessung ist unter anderem die Detektion von unterschiedlichen Schichten bei der Erdölgewinnung.
  • Vorzugsweise sind so viele Strahlungsquellen vorgesehen, wie Schichten unterschiedlicher Dichte erwartet werden.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung eines wie vorstehend beschriebenen radiometrischen Messgerätes an einem Behälter, wobei mindestens eine Strahlungsquelle auf einer Seite des Behälters angeordnet ist und ein Erfassungsgerät mit einem Szintillator auf der gegenüberliegenden Seite des Behälters angeordnet ist. Der Szintillator erstreckt sich insbesondere in einer Längsrichtung, welche auch der Hochrichtung des Behälters entspricht. Der Behälter dient zur Anordnung von Füllgut und insbesondere zur Anordnung einer Flüssigkeit. In Hochrichtung des Behälters betrachtet weist der Szintillator mindestens in einem oberen Bereich ein schaltbares optisches Trennelement auf. Unter einem oberen Bereich wird vorliegend ein Bereich verstanden, in welchem sich üblicherweise oberhalb eines maximalen Füllstandes einer Flüssigkeit eine Dampfphase oder Gasphase ausbildet. Vorliegend erstreckt sich der obere Bereich über maximal 30% der Höhe des Behälters, insbesondere über maximal 20% und bevorzugt über maximal 10% der Höhe des Behälters.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur radiometrischen Ermittlung einer Messgröße mit einem wie vorstehend beschriebenen radiometrischen Messgerät. Bei der Messgröße handelt es sich insbesondere um einen Füllstand, einen Grenzstand oder eine Dichte bzw. ein Dichteprofil. Es erfolgt ein zeitmultiplexe Ermittlung von Zählraten in dem Szintillator erfolgt. Insbesondere wird der Szintillator gezielt in einzelne Abschnitte unterteilt, wobei die Ermittlung der jeweiligen Zählraten sukzessive und unabhängig von der Ermittlung der anderen Zählraten erfolgt. So können mit nur einem Szintillator über die Messung verschiedener Zählraten zusätzliche Informationen über ein in einem Behälter befindliches Füllgut generiert werden.
  • Insbesondere kann zeitlich versetzt eine erste Zählrate über die gesamte Länge des Szintillators ermittelt werden und mindestens eine zweite Zählrate nur in einem Abschnitt des Szintillators ermittelt werden. Bei dem zweiten Abschnitt handelt es sich vorzugsweise um einen Abschnitt der vollständig im Bereich einer Dampfphase liegt. Mittels der zweiten Zählrate kann dann beispielsweise die erste Zählrate korrigiert werden, um den Einfluss der Dampfdichte auf eine Füllstandmessung herauszurechnen und den ermittelten Füllstand zu korrigieren.
  • Zur Bestimmung eines Dichteprofils können auch mehrere Zählraten ermittelt werden, wobei nacheinander die wirksame Länge des Szintillators, über welche Lichtpulse den Photomultiplier erreichen können, verkleinert wird. Die Zählrate in einem Abschnitt wird dann durch Differenzbildung der Zählraten ermittelt.
  • In einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Szintillator mittels mindestens eines optischen Trennelementes in mindestens zwei Abschnitte unterteilt. Das optische Trennelement ist insbesondere ein intelligentes Glas, so dass durch das Anlegen einer elektrischen Spannung eine Veränderung der Lichtdurchlässigkeit des Glases und damit des optischen Trennelements bewirkt werden kann. Liegt eine elektrische Spannung an, so wird das Glas transparent und die Lichtpulse können sich in dem Szintillator ungehindert ausbreiten. Wird die elektrische Spannung abgeschaltet, so wird das Glas lichtundurchlässig und es können nur Lichtpulse den Photomultiplier erreichen, welche nicht durch ein Trennelement blockiert werden.
  • Es können mehrere Trennelemente vorgesehen sein, so dass der Szintillator in mehrere Abschnitte unterteilt werden kann. Es können dann, wie vorstehend beschrieben, die Zählraten verschieden langer Abschnitte bestimmt werden und durch eine Differenzbildung die Zählrate in einem jeweiligen zwischen zwei Trennelementen liegenden Abschnitt bestimmt werden. Ein solches Verfahren eignet sich insbesondere zur Bestimmung eines Dichteprofils, da die Zählrate jeden Abschnitts ein Maß für die Dichte des Füllguts in diesem Abschnitt ist.
  • Weitere praktische Ausführungsformen sind in Zusammenhang mit den Figuren beschrieben. Es zeigen:
    • 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen radiometrischen Messgerätes in einer Anordnung an einem Behälter in einer schematischen Seitenansicht, und
    • 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen radiometrischen Messgerätes in einer Anordnung an einem Behälter in einer schematischen Seitenansicht.
  • In 1 ist eine erste Ausführungsform eines radiometrischen Messgerätes 10 dargestellt. Das radiometrische Messgerät 10 dient hier zur Bestimmung eines Füllstandes. Das Messgerät 10 weist eine radioaktive Strahlungsquelle 12 und eine Erfassungseinheit 14 auf. Die Erfassungseinheit 14 umfasst einen langgestreckten Szintillator 16, einen daran angeschlossenes photosensitives Element 18 in Form eines Photomultipliers und eine Messelektronik 20.
  • Das Messgerät 10 ist an einem Behälter 22 angeordnet. Dabei ist die Strahlungsquelle 12 an einer Seite des Behälters 22 angeordnet und die Erfassungseinheit 14 an der gegenüberliegenden Seite des Behälters 22 angeordnet. Der Szintillator 16 erstreckt sich vorliegend über die gesamte Höhe des Behälters 22.
  • In dem Behälter 22 befindet sich eine Flüssigkeit 24. Oberhalb der Flüssigkeit 24 ist eine Dampfphase 26 ausgebildet (hier gepunktet dargestellt). Die Hochrichtung erstreckt sich hier parallel zur Erdanziehungskraft g.
  • Ausgehend von der Strahlungsquelle 12 wird radioaktive Strahlung, hier in Form von Gammaquanten, in Richtung des Szintillators 16 ausgesendet. Exemplarisch sind zwei Strahlen 28, 30 dargestellt. Der obere Strahl 28 verläuft horizontal und propagiert hier nur durch die Dampfphase 26 bevor er auf den Szintillator 16 trifft. Der untere Strahl 30 verläuft zunächst durch die Dampfphase 26 und anschließend durch die Flüssigkeit 24 bevor er auf den Szintillator 16 trifft.
  • Beide Strahlen 28, 30 erzeugen bei Auftreffen auf dem Szintillator 16 Lichtpulse, welche sich innerhalb des Szintillators 16 ausbreiten und vom Photomultiplier 18 verstärkt werden um dann von der Messelektronik 20 ausgewertet zu werden.
  • Zur genauen Messwertermittlung und zur Kompensation der durch die Dampfphase 26 verursachten Abschwächung der Strahlungsintensität (und einem dadurch hervorgerufenen vermeintlich höheren Füllstand) weist der Szintillator 16 ein schaltbares optisches Trennelement 32 auf. Das Trennelement 32 ist hier in einem oberen Bereich des Szintillators 16 angeordnet. Der obere Bereich erstreckt sich hier etwa über 10% der Höhe des Szintillators 16. Mittels des Trennelements 26 kann der Szintillator 16 bedarfsweise in zwei Abschnitte 34, 36 getrennt werden, einen oberen Abschnitt 34 und einen unteren Abschnitt 36.
  • Bei dem Trennelement 32 handelt es sich um ein intelligentes LC-Glas, dessen Lichtdurchlässigkeit durch Anlegen einer elektrischen Spannung veränderbar ist.
  • Ist das Trennelement 32 lichtdurchlässig, so können sämtliche, über die gesamte Länge des Szintillators 16 erzeugten Lichtpulse den Photomultiplier 18 erreichen. Insbesondere erreichen die in dem unteren Abschnitt 36 und die in dem oberen Abschnitt 34 generierten Lichtpulse den Photomultiplier 18 und es wird eine kombinierte, erste Zählrate ermittelt.
  • Ist das Trennelement 32 lichtundurchlässig, so wird der untere Abschnitt 36 von dem Photomultiplier 18 abgeschirmt. In dem unteren Abschnitt 36 des Szintillators 16 erzeugte Lichtpulse können nicht durch das Trennelement 32. Somit wird von der Messelektronik 20 lediglich eine zweite Zählrate bestimmt, welche in dem oberen Abschnitt 34 generiert wird. Diese zweite Zählrate ist repräsentativ für die Dichte der Dampfphase 26.
  • Entsprechend kann anschließend die kombinierte, erste Zählrate durch die zweite Zählrate korrigiert und ein genauer Füllstand von Flüssigkeit 24 in dem Behälter 22 ermittelt werden.
  • In 2 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messgerätes 10 gezeigt. Zur Beschreibung der zweiten Ausführungsform werden im Folgenden für identische oder zumindest funktionsgleiche Bauelemente dieselben Bezugszeichen verwendet, wie zur Beschreibung der ersten Ausführungsform.
  • Die zweite Ausführungsform des radiometrischen Messgerätes 10 dient hier zur Bestimmung eines Dichteprofils. Im Folgenden wird im Wesentlichen auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform eingegangen.
  • Das Messgerät 10 weist drei Strahlungsquellen 12 auf, welche in Hochrichtung des Behälters 22 beabstandet zueinander angeordnet sind. Auf der gegenüberliegenden Seite des Behälters 22 ist eine Erfassungseinheit 14 mit einem Szintillator 16 angeordnet, wobei der Szintillator 16 hier zwei optische Trennelemente 32 aufweist. Der Szintillator 16 kann damit in einen oberen Abschnitt 38, einen mittleren Abschnitt 40 und einen unteren Abschnitt 42 unterteilt werden.
  • In dem Behälter 22 ist Füllgut angeordnet, welches in drei verschiedene Schichten 44, 46, 48 separiert ist.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist pro Schicht 44, 46, 48 eine Strahlungsquelle 12 vorgesehen. Insbesondere sind die Abstrahlungskegel der Strahlungsquellen 12 so konfiguriert, dass sich die Strahlungskegel benachbarter Strahlungsquellen 12 nicht oder nur geringfügig überlappen.
  • Hier sind jeweils horizontal verlaufenden Strahlen 50, 52, 54 exemplarisch gezeigt. Die Strahlen 54 der untersten Strahlungsquelle 12 verlaufen durch die unterste Schicht 48 und treffen auf den unteren Abschnitt 42 des Szintillators 16. Entsprechendes gilt für die Strahlen 52 der mittleren Strahlungsquelle 12 und die Strahlen 50 der obersten Strahlungsquelle 12.
  • Um das Dichteprofil zu bestimmen, sind zunächst beide Trennelemente 32 mit elektrischer Spannung beaufschlagt und damit lichtdurchlässig. Es werden damit sämtliche im Szintillator 16 durch die radioaktive Strahlung induzierten Lichtpulse von Photomultiplier 18 detektiert. Insbesondere treffen die in dem untersten Abschnitt 42, die in dem mittleren Abschnitt 40 und die in dem oberen Abschnitt 38 generierten Lichtpulse auf den Photomultiplier 18 und können von der Messelektronik 20 ausgewertet werden. Von der Messelektronik 20 wird eine erste Zählrate bestimmt.
  • Wenn das unterste Trennelement 32 aktiviert wird, können keine Lichtpulse mehr aus dem untersten Abschnitt 42 in Richtung des Photomultipliers 18 gelangen und lediglich Lichtpulse aus dem mittleren Abschnitt 40 und dem oberen Abschnitt 38 werden von der Messelektronik 20 registriert. Die nunmehr daraus ermittelte zweite Zählrate kann per Differenzbildung von der ersten Zählrate über alle drei Abschnitte 38, 40, 42 subtrahiert werden, so dass lediglich die Zählrate des unteren Abschnitts 42 bestimmt werden kann. Aus dieser kann dann die Dichte der untersten Schicht 42 bestimmt werden.
  • Zur Bestimmung der Dichte der mittleren Schicht 40 wird analog verfahren und das obere Trennelement 32 aktiviert, so dass lediglich Lichtpulse aus dem oberen Abschnitt 44 den Photomultiplier 18 erreichen. Die Zählrate in dem zweiten Abschnitt 40 kann dann durch Subtraktion der Zählrate aus dem oberen Abschnitt 38 von der kombinierten Zählrate aus dem oberen und mittleren Abschnitt ermittelt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    radiometrisches Messgerät
    12
    Strahlungsquelle
    14
    Erfassungseinheit
    16
    Szintillator
    18
    photosensitives Element, Photomultiplier
    20
    Messelektronik
    22
    Behälter
    24
    Flüssigkeit
    26
    Dampfphase
    28
    Strahl
    30
    Strahl
    32
    Trennelement
    34
    oberer Abschnitt
    36
    unterer Abschnitt
    38
    oberer Abschnitt
    40
    mittlerer Abschnitt
    42
    unterer Abschnitt
    44
    obere Schicht
    46
    mittlere Schicht
    48
    untere Schicht
    50
    Strahl
    52
    Strahl
    54
    Strahl

Claims (10)

  1. Radiometrisches Messgerät mit mindestens einer radioaktiven Strahlungsquelle (12) und mit wenigstens einer Erfassungseinheit (14) zur Detektion radioaktiver Strahlung mit einem Szintillator (16) zur Erzeugung strahlungsinduzierter Lichtpulse und einem photosensitiven Element (18) zur Erzeugung eines elektrischen Signals auf Basis der Lichtpulse und einer Messelektronik (20) zur Verarbeitung des elektrischen Signals, dadurch gekennzeichnet, dass der Szintillator (16) mindestens ein schaltbares optisches Trennelement (32) aufweist, wobei der Szintillator (16) mittels des mindestens einen Trennelementes (32) in getrennte Abschnitte (34, 36, 38, 40, 42) unterteilbar ist.
  2. Radiometrisches Messgerät nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mindestens einen Trennelement (32) um ein intelligentes Glas handelt.
  3. Radiometrisches Messgerät nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das intelligente Glas ein LC-Glas ist.
  4. Radiometrisches Messgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strahlungsquellen (12) vorgesehen sind.
  5. Radiometrisches Messgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Szintillator (16) mehrere Trennelemente (32) aufweist.
  6. Anordnung eines radiometrischen Messgerätes (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 an einem Behälter (22), wobei mindestens eine Strahlungsquelle (12) auf einer Seite des Behälters (22) oder innerhalb des Behälters (22) angeordnet ist und eine Erfassungseinheit (14) mit einem Szintillator (16) auf der gegenüberliegenden Seite des Behälters (22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Szintillator (16) in Hochrichtung des Behälters (22) betrachtet in einem oberen Bereich ein Trennelement (32) aufweist.
  7. Verfahren zur radiometrischen Ermittlung einer Messgröße mit einem radiometrischen Messgerät (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitmultiplexe Ermittlung von Zählraten in dem Szintillator (16) erfolgt.
  8. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich versetzt eine erste Zählrate über die gesamte Länge des Szintillators (16) ermittelt wird und mindestens eine zweite Zählrate nur in einem Abschnitt (34, 38, 40) des Szintillators ermittelt wird.
  9. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der ersten Zählrate gewonnene Messgröße durch die ermittelte zweite Zählrate korrigiert wird.
  10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des mindestens einen schaltbaren optischen Trennelementes (32) der Szintillator (16) in mindestens zwei Abschnitte (34, 36, 38, 40, 42) unterteilt wird.
DE102020113015.5A 2020-05-13 2020-05-13 Radiometrisches Messgerät, Anordnung eines radiometrischen Messgerätes und Verfahren zur radiometrischen Ermittlung einer Messgröße Active DE102020113015B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020113015.5A DE102020113015B3 (de) 2020-05-13 2020-05-13 Radiometrisches Messgerät, Anordnung eines radiometrischen Messgerätes und Verfahren zur radiometrischen Ermittlung einer Messgröße

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020113015.5A DE102020113015B3 (de) 2020-05-13 2020-05-13 Radiometrisches Messgerät, Anordnung eines radiometrischen Messgerätes und Verfahren zur radiometrischen Ermittlung einer Messgröße

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020113015B3 true DE102020113015B3 (de) 2021-07-01

Family

ID=76310617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020113015.5A Active DE102020113015B3 (de) 2020-05-13 2020-05-13 Radiometrisches Messgerät, Anordnung eines radiometrischen Messgerätes und Verfahren zur radiometrischen Ermittlung einer Messgröße

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020113015B3 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022103589B3 (de) 2022-02-16 2023-05-04 Vega Grieshaber Kg Messgerät einer radiometrischen Messeinrichtung
DE102022103590B3 (de) 2022-02-16 2023-05-04 Vega Grieshaber Kg Messgerät einer radiometrischen Messeinrichtung
DE102022104550B3 (de) 2022-02-25 2023-06-22 Vega Grieshaber Kg Messgerät und Verfahren zur Bruchstellenbestimmung innerhalb eines Szintillators
DE102022105762A1 (de) 2022-03-11 2023-09-14 Vega Grieshaber Kg Messgerät einer radiometrischen Messeinrichtung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5099124A (en) * 1990-07-24 1992-03-24 Benson Royal H Level detecting apparatus
US20120085142A1 (en) * 2010-04-13 2012-04-12 Winfried Rauer Diagnosis of Radiometric Detectors
US20190353802A1 (en) * 2017-01-02 2019-11-21 Koninklijke Philips N.V. X-ray detector and x-ray imaging apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5099124A (en) * 1990-07-24 1992-03-24 Benson Royal H Level detecting apparatus
US20120085142A1 (en) * 2010-04-13 2012-04-12 Winfried Rauer Diagnosis of Radiometric Detectors
US20190353802A1 (en) * 2017-01-02 2019-11-21 Koninklijke Philips N.V. X-ray detector and x-ray imaging apparatus

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022103589B3 (de) 2022-02-16 2023-05-04 Vega Grieshaber Kg Messgerät einer radiometrischen Messeinrichtung
DE102022103590B3 (de) 2022-02-16 2023-05-04 Vega Grieshaber Kg Messgerät einer radiometrischen Messeinrichtung
DE102022104550B3 (de) 2022-02-25 2023-06-22 Vega Grieshaber Kg Messgerät und Verfahren zur Bruchstellenbestimmung innerhalb eines Szintillators
DE102022105762A1 (de) 2022-03-11 2023-09-14 Vega Grieshaber Kg Messgerät einer radiometrischen Messeinrichtung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102020113015B3 (de) Radiometrisches Messgerät, Anordnung eines radiometrischen Messgerätes und Verfahren zur radiometrischen Ermittlung einer Messgröße
EP1314006B1 (de) Vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung des füllstands eines füllguts in einem behälter
WO2006048454A2 (de) Verfahren zur feststellung der integrität eines in einem behälter befindlichen produktes
DE19816455A1 (de) Füllstandssensor
DE3430717A1 (de) Behaelter fuer schuettgueter
DE102013225509B4 (de) Radiometrische Dichteprofil-Messanordnung
DE102018133602A1 (de) Kontrollvorrichtung zum Bestimmen eines Füllstandes
DE102013206543A1 (de) Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen
DE3035929C2 (de) Vorrichtung zur Ermittlung der Volumenanteile eines Mehrkomponentengemisches durch Transmission mehrerer Gammalinien
DE19923901A1 (de) Verfahren und Mittel zur Zugabe von Emulsionsbrechern in einen Prozesstank
AT393169B (de) Verfahren und vorrichtung zur korngroessenanalyse
DE102011057188B4 (de) Verfahren und System zum Messen einer Motorölverschlechterung
DE102016222298A1 (de) Radiometrische Füllstandmessung
DE19847555A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Füllstandsmessung mit Hintergrund-Gammastrahlung
DE10039765A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung der Füllhöhe eines Füllmediums in einem Tank
EP3561459B1 (de) Anordnung und verfahren zur füllstands- bzw. dichtemessung eines mediums mittels myonen
EP3922986B1 (de) Verfahren zum messen von zählraten oder von den zählraten abhängigen messgrössen und vorrichtung zum messen von zählraten oder von den zählraten abhängigen messgrössen
WO2016102152A1 (de) Verfahren zum quantitativen und qualitativen erfassen von partikeln in flüssigkeit
EP0954753A1 (de) Beschleunigungssensor zur erfassung von trägheitskräften
DE3135838C2 (de) Verfahren zur Füllstandsmessung von mit Pulvern oder Flüssigkeiten gefüllten Rohren oder Hülsen
DE102022104550B3 (de) Messgerät und Verfahren zur Bruchstellenbestimmung innerhalb eines Szintillators
DE102012109548A1 (de) Auslesegate
EP4019914B1 (de) Grenzschalter, system und verfahren
DE102022103590B3 (de) Messgerät einer radiometrischen Messeinrichtung
WO2000070314A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur füllstandsmessung mit einem gammastrahlen/kapazitäts-kombisensor

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final