DE102022103589B3 - Measuring device of a radiometric measuring device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messgerät für eine radiometrische Messeinrichtung mit einem Szintillator zur Erzeugung von strahlungsinduzierten Lichtpulsen, einem photosensitiven Element zur Erzeugung elektrischer Signale auf Basis der Lichtpulse und einer Auswerteeinheit zur Auswertung der elektrischen Signale sowie zur Bestimmung eines Messwertes. Um ein Messgerät vorzuschlagen, das temperaturbedingte Messfehler beseitigt oder zumindest verringert und die Messgenauigkeit einer radiometrischen Messeinrichtung mit einem solchen Messgerät verbessert, ist erfindungsgemäß eine Längenmesseinrichtung vorgesehen, die zur Messung der Länge und/oder einer Längenänderung des Szintillators ausgebildet ist und zur Datenübertragung mit der Auswerteeinheit verbunden ist, so dass eine Fehlerkorrektur des Messwertes auf Basis der momentanen Länge und/oder der registrierten Längenänderung des Szintillators durchführbar ist.The invention relates to a measuring device for a radiometric measuring device with a scintillator for generating radiation-induced light pulses, a photosensitive element for generating electrical signals based on the light pulses and an evaluation unit for evaluating the electrical signals and determining a measured value. In order to propose a measuring device that eliminates or at least reduces temperature-related measuring errors and improves the measuring accuracy of a radiometric measuring device with such a measuring device, a length measuring device is provided according to the invention, which is designed to measure the length and/or a change in length of the scintillator and for data transmission with the evaluation unit is connected, so that an error correction of the measured value can be carried out on the basis of the current length and/or the registered change in length of the scintillator.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messgerät für eine radiometrische Messeinrichtung mit einem Szintillator zur Erzeugung von strahlungsinduzierten Lichtpulsen, einem photosensitiven Element zur Erzeugung elektrischer Signale auf Basis der Lichtpulse und einer Auswerteeinheit zur Auswertung der elektrischen Signale sowie zur Bestimmung eines Messwertes.The present invention relates to a measuring device for a radiometric measuring device with a scintillator for generating radiation-induced light pulses, a photosensitive element for generating electrical signals based on the light pulses and an evaluation unit for evaluating the electrical signals and determining a measured value.

Aus dem Stand der Technik, insbesondere aus DE 10 2020 113 015 B3 , EP 2 916 112 B1 , EP 2 881 716 B1 , DE 10 2012 100 768 A1 und DE 10 2006 048 266 A1 , sind verschiedene radiometrische Messeinrichtungen bekannt, die insbesondere zur Ermittlung von Dichteprofilen ausgebildet sind. Diese Messeinrichtungen werden eingesetzt, um beispielsweise in einem Behälter oder einem Tank berührungslos eine durch ihre Dichte charakterisierte Schichtverteilung verschiedener Füllgüter zu ermitteln.From the prior art, in particular from DE 10 2020 113 015 B3 , EP 2 916 112 B1 , EP 2 881 716 B1 , DE 10 2012 100 768 A1 and DE 10 2006 048 266 A1 , various radiometric measuring devices are known, which are designed in particular to determine density profiles. These measuring devices are used, for example, to determine, without contact, a layer distribution of different filling goods, characterized by their density, in a container or a tank.

Eine beispielhafte Anwendung hierfür ist die Detektion von unterschiedlichen Schichten bei der Erdölgewinnung. Hierbei wird ein Gemisch aus Sand, Wasser und Rohöl gewonnen und in einem Tank gesammelt. Während der Sand sedimentiert, scheiden sich Erdöl und Wasser in unterschiedlichen Schichten ab. Für die Weiterverarbeitung ist es notwendig, die Schichten voneinander zu trennen und Sand und Wasser von dem Erdöl zu separieren, was beispielsweise durch das Ablassen von Tankinhalt in einem unteren Bereich des Tanks erfolgen kann. Ausschlaggebend für diesen Vorgang ist es, nach Möglichkeit nur Wasser und Sand abzulassen und auf diese Weise kein Erdöl zu verschwenden.An example application for this is the detection of different layers in oil production. A mixture of sand, water and crude oil is extracted and collected in a tank. As the sand settles, oil and water separate out in different layers. For further processing, it is necessary to separate the layers from one another and to separate sand and water from the crude oil, which can be done, for example, by draining the tank contents in a lower area of the tank. The key to this process is to only dump water and sand, if possible, and not waste petroleum in this way.

Da sich die vorliegenden Materialien in ihrer Dichte unterscheiden, kommen hier entsprechende Dichtemesseinrichtungen und Dichtemessverfahren zur Anwendung.Since the available materials differ in their density, appropriate density measuring devices and density measuring methods are used here.

Die radiometrische Dichtemessung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine Messung unabhängig von Prozessbedingungen innerhalb eines Tanks und unabhängig von der konkreten chemischen Zusammensetzung des zu messenden Füllgutes möglich ist. Hierbei spielen auch etwaige korrosive Eigenschaften keine Rolle, weil die notwendigen Messgeräte außerhalb des Tanks angeordnet werden können.The radiometric density measurement is characterized in particular by the fact that a measurement is possible independently of the process conditions within a tank and independently of the specific chemical composition of the filling material to be measured. Any corrosive properties do not play a role here, because the necessary measuring devices can be arranged outside the tank.

Das zugrundeliegende Messprinzip ist schematisch in 1 gezeigt. Dargestellt ist ein Tank 1, in dem sich drei Schichten 2a, 2b und 2c mit unterschiedlicher Dichte abgesetzt haben. Zur Feststellung des Dichteprofils wird die dichteabhängige Absorption von Gammaquanten in verschiedenen Medien ausgenutzt. Hierzu werden von einer oder mehreren Strahlungsquellen 3 Gammaquanten durch das zu messende Füllgut in Richtung des Messgerätes 4 zur Detektion der dort ankommenden Strahlungsstärke ausgesendet. Abhängig von der Dichte des zwischen der Strahlungsquelle 3 und dem Messgerät 4 befindlichen Füllgutes werden mehr oder weniger Gammaquanten durch das Füllgut absorbiert, so dass die Strahlungsstärke am Ort des Messgerätes 4 ein Maß für die Dichte des Füllgutes darstellt.The underlying measuring principle is shown schematically in 1 shown. A tank 1 is shown in which three layers 2a , 2b and 2c with different densities have been deposited. To determine the density profile, the density-dependent absorption of gamma quanta in different media is used. For this purpose, 3 gamma quanta are emitted by one or more radiation sources through the filling material to be measured in the direction of the measuring device 4 for the detection of the radiation intensity arriving there. Depending on the density of the filling material located between the radiation source 3 and the measuring device 4, more or fewer gamma quanta are absorbed by the filling material, so that the radiation intensity at the location of the measuring device 4 represents a measure of the density of the filling material.

Eine Detektion der Strahlungsstärke erfolgt dabei üblicherweise mit Hilfe eines sog. Szintillationszählers, der im Wesentlichen aus einem Szintillator 5 zur Umwandlung der Gammastrahlung im Lichtpuls 8 (Lichtblitze) und einem nachgeschalteten photosensitiven Element 6 zur Generierung elektrischer Impulse aus den Lichtpulsen 8 besteht. Die elektrischen Impulse werden in einer nachgeschalteten Auswerteeinheit 7 weiterverarbeitet, insbesondere verstärkt und gezählt. Die Zahl der ermittelten Lichtpulse 8 ist repräsentativ für die Strahlungsstärke und damit auch für die Dichte des Füllgutes. Je weniger Lichtpulse 8 ermittelt werden, desto höher ist die Dichte des Füllgutes.The radiation intensity is usually detected with the aid of a so-called scintillation counter, which essentially consists of a scintillator 5 for converting the gamma radiation in the light pulse 8 (flashes of light) and a downstream photosensitive element 6 for generating electrical impulses from the light pulses 8 . The electrical pulses are further processed in a downstream evaluation unit 7, in particular amplified and counted. The number of light pulses 8 determined is representative of the radiation intensity and thus also of the density of the filling material. The fewer light pulses 8 that are determined, the higher the density of the filling material.

In Abhängigkeit der Messaufgabe und/oder der Geometrie des Tanks 1 bzw. des Behälters umfasst die Messeinrichtung eine Vielzahl von Strahlungsquellen 3 und/oder eine Vielzahl von Messgeräten 4, die in unterschiedlicher Weise und zweckentsprechend an dem Tank 1 oder dem Behälter angeordnet sind.Depending on the measuring task and/or the geometry of the tank 1 or the container, the measuring device comprises a large number of radiation sources 3 and/or a large number of measuring devices 4, which are arranged in different ways and appropriately on the tank 1 or the container.

Die Zahl der registrierten Lichtpulse 8 ist nicht nur von der Strahlungsstärke, sondern auch von der Länge des Szintillators 5 abhängig. Bei großvolumigen Tanks 1 werden nicht selten Szintillatoren eingesetzt, die eine Länge von mehreren Metern aufweisen, weshalb sich insbesondere temperaturbedingte Längenunterschiede des Szintillators 5 auf die Genauigkeit der Messung auswirken. Bei typischen jahreszeitlichen Temperaturschwankungen ± 25° C um einen Temperaturmittelwert ergeben sich temperaturbedingte Längenunterschiede des Szintillators 5, die zu deutlichen Abweichungen des ermittelten Messwertes führen können. Ebenfalls führen wechselnde Prozessumgebungstemperaturen zu Längenänderungen. Die Temperaturabhängigkeit der Länge von Szintillatoren einer radiometrischen Messeinrichtung wird insbesondere in DE 10 2012 100 768 A1 und DE 10 2006 048 266 A1 angesprochen.The number of registered light pulses 8 depends not only on the radiation intensity but also on the length of the scintillator 5 . In the case of large-volume tanks 1, it is not uncommon for scintillators to be used which are several meters long, which is why temperature-related differences in the length of the scintillator 5 in particular affect the accuracy of the measurement. With typical seasonal temperature fluctuations of ±25° C. around a mean temperature, there are temperature-related differences in the length of the scintillator 5, which can lead to significant deviations in the measured value determined. Changing ambient process temperatures also lead to changes in length. The temperature dependency of the length of scintillators of a radiometric measuring device is discussed in particular in DE 10 2012 100 768 A1 and DE 10 2006 048 266 A1 addressed.

Vom Stand der Technik ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Messgerät vorzuschlagen, das temperaturbedingte Messfehler beseitigt oder zumindest verringert und die Messgenauigkeit einer radiometrischen Messeinrichtung mit einem solchen Messgerät verbessert.Based on the prior art, it is therefore the object of the present invention to propose a measuring device that eliminates or at least reduces temperature-related measuring errors and improves the measuring accuracy of a radiometric measuring device with such a measuring device.

Diese Aufgabe wird durch das Messgerät nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist eine Längenmesseinrichtung vorgesehen, die zur Messung der Länge und/oder einer Längenänderung des Szintillators ausgebildet ist und zur Datenübertragung mit der Auswerteeinheit verbunden ist, so dass eine Fehlerkorrektur des Messwertes auf Basis der momentanen Länge und/oder der registrierten Längenänderung des Szintillators durchführbar ist. Hierdurch ergibt sich eine höhere Resistenz der Messanordnung gegenüber veränderten Umgebungsbedingungen, insbesondere gegenüber Temperaturschwankungen, was somit eine Kompensation systematischer Messfehler erlaubt und zu einer Verbesserung der Messgenauigkeit führt. Unabhängig von temperaturbedingten Änderungen des Szintillators werden auch Messfehler eliminiert, die auf Kriecheffekte des Szintillators zurückzuführen sind, die sich insbesondere bei langen Zeitskalen ebenfalls auf die Geometrie und/oder die Länge des Szintillators auswirken. Eine Längenmesseinrichtung des erfindungsgemäßen Messgerätes muss dabei nicht zur unmittelbaren Messung der Länge oder der Längenänderung des Szintillators ausgebildet sein. Es ist vielmehr auch vorgesehen, dass die Längenmesseinrichtung dazu einreichtet ist, die Länge oder die Längenänderung des Szintillators aus anderen Messgrößen, wie beispielsweise einer Kraft zu bestimmen bzw. zu ermitteln, die auf den Szintillator wirkt.This object is achieved by the measuring device according to claim 1. According to the invention, a length measuring device is provided which is designed to measure the length and/or a change in length of the scintillator and is connected to the evaluation unit for data transmission, so that an error correction of the measured value can be carried out on the basis of the current length and/or the registered change in length of the scintillator . This results in a higher resistance of the measurement arrangement to changed environmental conditions, in particular to temperature fluctuations, which thus allows compensation for systematic measurement errors and leads to an improvement in measurement accuracy. Irrespective of temperature-related changes in the scintillator, measurement errors are also eliminated which are attributable to creep effects of the scintillator, which also affect the geometry and/or the length of the scintillator, particularly in the case of long time scales. A length measuring device of the measuring device according to the invention does not have to be designed for the direct measurement of the length or the change in length of the scintillator. Rather, it is also provided that the length measuring device is set up to determine or determine the length or the change in length of the scintillator from other measured variables, such as a force that acts on the scintillator.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend und in den Unteransprüchen wiedergegeben.Preferred embodiments of the present invention are presented below and in the dependent claims.

Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Messgerät ein Gehäuse aufweist, das den Szintillator, das photosensitive Element und die Längenmesseinrichtung aufnimmt. Ergänzend ist vorzugsweise die Auswerteeinheit im Gehäuse aufgenommen. Das Gehäuse nimmt somit alle Elemente des Messgerätes auf und bildet daher ein kompaktes Messgerät, das sich am Behälter oder am Tank zur Durchführung der bestimmungsgemäßen Messaufgabe fixieren lässt.According to a first advantageous embodiment of the invention, it is provided that the measuring device has a housing that accommodates the scintillator, the photosensitive element and the length measuring device. In addition, the evaluation unit is preferably accommodated in the housing. The housing thus accommodates all elements of the measuring device and therefore forms a compact measuring device that can be fixed to the container or tank in order to carry out the intended measuring task.

Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Szintillator zylinderförmig ausgebildet ist, wobei der Szintillator an einem ersten Ende zumindest mittelbar über ein Lager mit dem Gehäuse verbunden ist und sich von dem Lager ausgehend entlang der Längsachse des Gehäuses bis hin zu einem freien Ende erstreckt. Im Querschnitt kann der zylinderförmige Szintillator eine im Wesentlichen beliebige Geometrie aufweisen. Insbesondere kann der zylinderförmige Szintillator im Querschnitt quadratisch, rechteckig, kreisförmig oder elliptisch ausgebildet sein. Insbesondere bei besonders langen Szintillatoren, die für große Tanks und Behälter ausgebildet sind, besteht vorzugsweise eine ausreichende Beabstandung zwischen Szintillator und Gehäuse, so dass Raum für eine temperaturbedingte Volumenvergrößerung des Szintillators besteht. Unabhängig hiervon erstreckt sich der Szintillator vorzugsweise entlang eines ersten Gehäuseabschnitts des Gehäuses, wobei der Szintillator am oberen Ende des ersten Gehäuseabschnitts über das Lager mit dem Gehäuse verbunden ist. Das Lager, das den Szintillator mit dem Gehäuse verbindet, kann im Wesentlichen beliebig ausgestaltet sein, also insbesondere auch als Auflager oder als Einspannung. Dabei kann der Szintillator im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsform federnd innerhalb des Gehäuses gelagert sein, wobei mindestens eine Feder derart im Gehäuse angeordnet ist, dass der Szintillator durch die Federkraft auf das Lager gepresst wird. Beispielsweise handelt es sich bei der mindestens einen Feder um eine Druckfeder, die zwischen dem freien Ende des Szintillators und dem freien Ende des Gehäuses eingespannt ist. Vorzugsweise sind die Auswerteeinheit und das photosensitive Element in einem zweiten Gehäuseabschnitt angeordnet, der sich von dem Lager des Szintillators ausgehend in die dem Szintillator abgewandte Richtung des Gehäuses erstreckt.A preferred embodiment of the invention provides that the scintillator is cylindrical, with the scintillator being connected at least indirectly via a bearing to the housing at a first end and extending from the bearing along the longitudinal axis of the housing to a free one end extends. The cylindrical scintillator can have essentially any geometry in cross section. In particular, the cylindrical scintillator can have a square, rectangular, circular or elliptical cross section. Particularly in the case of particularly long scintillators, which are designed for large tanks and containers, there is preferably a sufficient spacing between the scintillator and the housing, so that there is room for a temperature-related increase in the volume of the scintillator. Irrespective of this, the scintillator preferably extends along a first housing section of the housing, the scintillator being connected to the housing via the bearing at the upper end of the first housing section. The bearing, which connects the scintillator to the housing, can essentially be designed in any way, ie in particular as a support or as a clamp. Within the framework of an advantageous embodiment, the scintillator can be resiliently mounted within the housing, with at least one spring being arranged in the housing in such a way that the scintillator is pressed onto the bearing by the spring force. For example, the at least one spring is a compression spring that is clamped between the free end of the scintillator and the free end of the housing. The evaluation unit and the photosensitive element are preferably arranged in a second housing section which, starting from the bearing of the scintillator, extends in the direction of the housing facing away from the scintillator.

Es sind verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Längenmesseinrichtung vorgesehen.Various preferred embodiments of the length measuring device are provided.

Im Rahmen einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Längenmesseinrichtung eine Druckfeder und einen Kraftmesser aufweist, wobei die Druckfeder zwischen dem Gehäuse und dem freien Ende des Szintillators angeordnet ist und der Kraftmesser derart angeordnet ist, dass er die Kraft registriert, die von der Druckfeder auf den Szintillator wirkt. Dabei kann der Kraftmesser vorzugsweise zwischen der Druckfeder und dem Szintillator, zwischen der Druckfeder und dem Gehäuse oder zwischen dem Szintillator und dem Lager angeordnet sein. Durch eine Längenausdehnung des Szintillators, die temperaturbedingt und/oder auf Kriecheffekte zurückgeführt sein kann, wird die Druckfeder um das Maß der Längenausdehnung zusammengedrückt, was die Kraft erhöht, die auf den Szintillator wirkt. Zwischen der Längenveränderung und der Krafterhöhung besteht ein im Wesentlichen linearer und mithin eineindeutiger Zusammenhang, weshalb mittels der registrierten Kraft unmittelbar die Längenausdehnung des Szintillators berechnet werden kann, was bei der Fehlerkorrektur des Messwertes in bereits beschriebener Weise berücksichtigt werden kann.As part of a first advantageous embodiment of the invention, it is provided that the length measuring device has a compression spring and a dynamometer, with the compression spring being arranged between the housing and the free end of the scintillator and the dynamometer being arranged in such a way that it registers the force exerted by the compression spring acts on the scintillator. The dynamometer can preferably be arranged between the compression spring and the scintillator, between the compression spring and the housing, or between the scintillator and the bearing. A linear expansion of the scintillator, which can be attributed to temperature and/or creep effects, compresses the compression spring by the amount of the linear expansion, which increases the force acting on the scintillator. There is an essentially linear and therefore one-to-one connection between the change in length and the increase in force, which is why the linear expansion of the scintillator can be calculated directly using the registered force, which can be taken into account in the error correction of the measured value in the manner already described.

Die Längenmesseinrichtung kann im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung auch mindestens einen Temperatursensor aufweisen, wobei der Temperatursensor eingerichtet ist, um die Temperatur und/oder eine Temperaturänderung des Szintillators zu messen, so dass sich die Länge oder die Längenänderung des Szintillators unter Berücksichtigung des bekannten Ausdehnungskoeffizienten des Szintillators ergibt. Die Länge und/oder die Längenänderung kann hierdurch zwar deutlich einfacher ermittelt werden, allerdings bleiben hierdurch Längenänderungen unberücksichtigt, die auf Kriecheffekte zurückzuführen sind, denn diese sind von Temperaturänderungen im Wesentlichen unabhängig. Insofern wird ein Temperatursensor als Längenmesseinrichtung insbesondere bei vergleichsweise kurzen Messgeräten und mithin kurzen Szintillatoren eingesetzt. Der Temperatursensor kann dabei innerhalb des Gehäuses des Messgerätes, unmittelbar am Szintillator oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Innerhalb des Gehäuses ist auch eine Anordnung unmittelbar an und/oder in Verbindung mit der Auswerteeinheit vorgesehen. Insbesondere bei einer Positionierung des Temperatursensors außerhalb des Gehäuses können Temperaturdifferenzen vorliegen, die über Tabellen und/oder Korrekturwerte bei der Bestimmung der Szintillatortemperatur berücksichtigt werden, damit die temperaturbedingte Längenänderung des Szintillators so genau wie möglich bestimmt wird. Mehrere Temperatursensoren erlauben im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auch Temperaturmessungen an unterschiedlichen Positionen, so dass sich eine Temperaturbestimmung aus einer Mittelwertbildung ggf. unter Berücksichtigung einer situationsabhängigen Gewichtung der einzelnen Messwerte ergibt. Alternativ zu einer Mittelwertbildung können durch mehrere Temperatursensoren auch Temperaturprofile erfasst werden, so dass eine etwaige Längenausdehnung des Szintillators abschnittsweise bestimmt und berücksichtigt werden kann. Bei alledem wird vorzugsweise berücksichtigt, dass der Ausdehnungskoeffizient über große Temperaturbereiche nicht konstant, sondern temperaturabhängig ist. Vorzugsweise ist daher eine Wertetabelle in der Auswerteeinheit des Messgerätes hinterlegt, die eine Berücksichtigung des temperaturabhängigen Ausdehnungskoeffizienten erlaubt. Der konkrete temperaturabhängige Ausdehnungskoeffizient des Szintillators ist auch mittels einer Kalibriermessung bei der Montage des Messgerätes oder des Szintillators bestimmbar.Within the scope of an advantageous development of the invention, the length measuring device can also have at least one temperature sensor sen, wherein the temperature sensor is set up to measure the temperature and / or a temperature change of the scintillator, so that the length or the change in length of the scintillator results taking into account the known coefficient of expansion of the scintillator. Although the length and/or the change in length can be determined much more easily in this way, changes in length that are attributable to creep effects are not taken into account because these are essentially independent of temperature changes. In this respect, a temperature sensor is used as a length measuring device, in particular in the case of comparatively short measuring devices and therefore short scintillators. The temperature sensor can be arranged inside the housing of the measuring device, directly on the scintillator or outside the housing. An arrangement directly on and/or in connection with the evaluation unit is also provided within the housing. Particularly when the temperature sensor is positioned outside the housing, there may be temperature differences that are taken into account using tables and/or correction values when determining the scintillator temperature, so that the temperature-related change in length of the scintillator is determined as precisely as possible. Within the scope of an advantageous embodiment of the invention, several temperature sensors also allow temperature measurements at different positions, so that a temperature determination results from an averaging, possibly taking into account a situation-dependent weighting of the individual measured values. As an alternative to an averaging, temperature profiles can also be recorded by a number of temperature sensors, so that any length expansion of the scintillator can be determined in sections and taken into account. In all of this, it is preferably taken into account that the coefficient of expansion is not constant over large temperature ranges, but is temperature-dependent. A table of values is therefore preferably stored in the evaluation unit of the measuring device, which allows the temperature-dependent coefficient of expansion to be taken into account. The concrete temperature-dependent expansion coefficient of the scintillator can also be determined by means of a calibration measurement when the measuring device or the scintillator is installed.

Schließlich ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Messgerät beide der zuvor beschriebenen Längenmesseinrichtungen aufweist. Die Länge und/oder die Längenänderung des Szintillators wird somit von unterschiedlichen Längenmesseinrichtungen gemessen, so dass systematische Messfehler weitestgehend eliminiert werden können. Im Rahmen einer Fehlerkorrektur und einer Plausibilitätsprüfung der Messungen können abweichende Messwerte in vorteilhafter Weise verworfen werden. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Messgerät einen Temperatursensor, eine Druckfeder und einen Kraftmesser aufweist, was eine Bestimmung sowohl der temperaturbedingten Längenausdehnung als auch der kriecheffektbedingten Längenausdehnung erlaubt. Es ist hiervon ausgehend daher auch möglich, die temperaturbedingten Längenänderungen aus den Messungen herauszurechnen und etwaige Setzungseffekte durch das Kriechen zu ermitteln.Finally, it is preferably provided that the measuring device has both of the length measuring devices described above. The length and/or the change in length of the scintillator is thus measured by different length measuring devices, so that systematic measuring errors can be largely eliminated. Deviating measured values can advantageously be discarded as part of an error correction and a plausibility check of the measurements. It is preferably provided that the measuring device has a temperature sensor, a compression spring and a dynamometer, which allows a determination of both the temperature-related linear expansion and the creep effect-related linear expansion. Based on this, it is therefore also possible to calculate the temperature-related changes in length from the measurements and to determine any settlement effects caused by creep.

Konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine radiometrische Messeinrichtung nach dem Stand der Technik,
  • 2 bis 4 schematische Querschnittsansichten unterschiedlicher Messgeräte.
Concrete embodiments of the present invention are explained below with reference to the figures. Show it:
  • 1 a state-of-the-art radiometric measuring device,
  • 2 until 4 schematic cross-sectional views of different measuring devices.

In der Beschreibungseinleitung wurde mit Bezug auf 1 das Messprinzip einer radiometrischen Messeinrichtung erläutert, die mindestens eine Strahlungsquelle und ein Messgerät zur Registrierung der Strahlung aufweist. Die 2 bis 4 zeigen unterschiedliche konkrete Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Messgeräten, die im Rahmen einer solchen radiometrischen Messeinrichtung eingesetzt werden können.In the introduction to the description was made with reference to 1 explains the measuring principle of a radiometric measuring device that has at least one radiation source and a measuring device for registering the radiation. The 2 until 4 show different specific embodiments of measuring devices according to the invention, which can be used in the context of such a radiometric measuring device.

2 zeigt eine erste konkrete Ausführungsform eines Messgerätes 10 mit einem Gehäuse 11, das einen zylinderförmigen Szintillator 12, ein photosensitives Element 13, eine Auswerteeinheit 14 und eine Längenmesseinrichtung 15 aufnimmt. Das Gehäuse 11 ist in zwei Gehäuseabschnitte untergliedert, nämlich in einen ersten Gehäuseabschnitt 111 und einen zweiten Gehäuseabschnitt 112. Der erste Gehäuseabschnitt 111 nimmt den Szintillator 12 auf, der an einem Lager 18 am oberen Ende des ersten Gehäuseabschnitts 111 mit dem Gehäuse 11 verbunden ist und an der dem Lager 18 abgewandten Seite ein freies Ende 19 bildet. Der zweite Gehäuseabschnitt 112 nimmt die Auswerteeinheit 14 und das photosensitive Element 13 auf. Zwischen dem freien Ende 19 des Szintillators 12 und dem Ende des ersten Gehäuseabschnitts 111, das dem Lager 18 gegenüberliegt, ist die Längenmesseinrichtung 15 angeordnet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Druckfeder 26 und einen Kraftmesser 27 aufweist. Dabei ist die Druckfeder 26 zwischen dem Kraftmesser 27 und dem Szintillator 12 angeordnet. Zur Messung der Länge s des Szintillators 12 und/oder einer Längenänderung Δs des Szintillators 12 wird die Kraft gemessen, die zwischen der Druckfeder 26 und dem Szintillator 12 wirkt, die in linearer Weise von einer etwaigen Längenänderung Δs abhängig ist. Die gemessene Kraft wird über eine Datenübertragung 22 an die Auswerteeinheit 14 gesendet, wo die momentane Länge s des Szintillators 12 oder seine Längenänderung Δs berechnet und als Korrekturgröße des Messwertes berücksichtigt wird. Dabei wird zur Berechnung der Länge s des Szintillators 12 oder seiner Längenänderung Δs die ursprüngliche und bekannte Längs s des Szintillators berücksichtigt. Alternativ und/oder additiv kann die momentane Länge s des Szintillators 12 im Rahmen von Kalibriermessungen festgestellt werden. 2 shows a first concrete embodiment of a measuring device 10 with a housing 11 that accommodates a cylindrical scintillator 12, a photosensitive element 13, an evaluation unit 14 and a length measuring device 15. The housing 11 is divided into two housing sections, namely a first housing section 111 and a second housing section 112. The first housing section 111 accommodates the scintillator 12, which is connected to the housing 11 at a bearing 18 at the upper end of the first housing section 111 and forms a free end 19 on the side facing away from the bearing 18 . The second housing section 112 accommodates the evaluation unit 14 and the photosensitive element 13 . Between the free end 19 of the scintillator 12 and the end of the first housing section 111, which is opposite the bearing 18, the length measuring device 15 is arranged, which has a compression spring 26 and a dynamometer 27 in the illustrated embodiment. The compression spring 26 is arranged between the dynamometer 27 and the scintillator 12 . To measure the length s of the scintillator 12 and/or a change in length Δs of the scintillator 12, the force is measured that acts between the compression spring 26 and the scintillator 12, which is linearly dependent on any change in length Δs. The force measured is sent via a data transmission 22 to the evaluation unit 14, where the instantaneous length s of the scintillator 12 or its change in length Δs is calculated and is taken into account as a correction value of the measured value. To calculate the length s of the scintillator 12 or its change in length Δs, the original and known longitudinal s of the scintillator is taken into account. Alternatively and/or additionally, the instantaneous length s of the scintillator 12 can be determined as part of calibration measurements.

Ein weiteres konkretes Ausführungsbeispiel eines Messgerätes 10 ist in 3 dargestellt. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach 2 ist dort der Kraftmesser 27 zwischen dem Szintillator 12 und dem Lager 18 bzw. dem oberen Ende des ersten Gehäuseabschnitts 111 angeordnet. Die Ermittlung der Länge s oder der Längenänderung Δs des Szintillators 12 ist im Übrigen analog zu 2.Another specific exemplary embodiment of a measuring device 10 is shown in 3 shown. In contrast to the embodiment according to 2 the dynamometer 27 is arranged there between the scintillator 12 and the bearing 18 or the upper end of the first housing section 111 . The determination of the length s or the change in length Δs of the scintillator 12 is otherwise analogous to 2 .

4 zeigt ein weiteres konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wonach vorgesehen ist, dass der Kraftmesser 27 der Längenmesseinrichtung 15 analog zu 2 zwischen dem Szintillator 5 und dem unteren Ende des ersten Gehäuseabschnitts 111 angeordnet ist. Im Unterschied hierzu befindet sich der Kraftmesser 27 allerdings zwischen der Druckfeder 26 und dem Szintillator 12. 4 shows another specific embodiment of the invention, according to which it is provided that the dynamometer 27 of the length measuring device 15 analogous to 2 is arranged between the scintillator 5 and the lower end of the first housing section 111 . In contrast to this, however, the dynamometer 27 is located between the compression spring 26 and the scintillator 12.

In 4 ist beispielhaft dargestellt, dass das Messgerät 10 als alternative oder additive Längenmesseinrichtung 15 einen Temperatursensor 28 aufweisen kann, wobei der Temperatursensor 28 eingerichtet ist, um die Temperatur und/oder eine Temperaturänderung des Szintillators zu messen, so dass sich die Länge s oder die Längenänderung Δs des Szintillators 12 unter Berücksichtigung des bekannten Ausdehnungskoeffizienten des Szintillators 12 ergibt.In 4 is shown by way of example that the measuring device 10 can have a temperature sensor 28 as an alternative or additional length measuring device 15, the temperature sensor 28 being set up to measure the temperature and/or a temperature change of the scintillator, so that the length s or the change in length Δs of the scintillator 12 taking into account the known expansion coefficient of the scintillator 12 results.

BezugszeichenlisteReference List

11
Tanktank
2a,b,c2a,b,c
Schichtenlayers
33
Strahlungsquelleradiation source
44
Messgerätgauge
55
Szintillatorscintillator
66
photosensitives Elementphotosensitive element
77
Auswerteeinheitevaluation unit
88th
Lichtpulslight pulse
1010
Messgerätgauge
1111
GehäuseHousing
111111
erster Gehäuseabschnittfirst housing section
112112
zweiter Gehäuseabschnittsecond housing section
1212
Szintillatorscintillator
1313
photosensitives Elementphotosensitive element
1414
Auswerteeinheitevaluation unit
1515
Längenmesseinrichtunglength measuring device
1818
Lagercamp
1919
freies Endefree end
2222
Datenübertragungdata transmission
2626
Druckfedercompression spring
2727
Kraftmesserforce meter
2828
Temperatursensortemperature sensor
ss
Länge des Szintillatorslength of the scintillator
ΔsΔs
Längenänderung des SzintillatorsChange in length of the scintillator

Claims (9)

Messgerät für eine radiometrische Messeinrichtung mit einem Szintillator (12) zur Erzeugung von strahlungsinduzierten Lichtpulsen (8), einem photosensitiven Element (13) zur Erzeugung elektrischer Signale auf Basis der Lichtpulse (8) und einer Auswerteeinheit (14) zur Auswertung der elektrischen Signale sowie zur Bestimmung eines Messwertes, gekennzeichnet durch eine Längenmesseinrichtung (15), die zur Messung der Länge (s) und/oder einer Längenänderung (Δs) des Szintillators (12) ausgebildet ist und zur Datenübertragung mit der Auswerteeinheit (14) verbunden ist, so dass eine Fehlerkorrektur des Messwertes auf Basis der momentanen Länge (s) und/oder der registrierten Längenänderung (Δs) des Szintillators (12) durchführbar ist.Measuring device for a radiometric measuring device with a scintillator (12) for generating radiation-induced light pulses (8), a photosensitive element (13) for generating electrical signals based on the light pulses (8) and an evaluation unit (14) for evaluating the electrical signals and for Determination of a measured value, characterized by a length measuring device (15), which is designed to measure the length (s) and/or a change in length (Δs) of the scintillator (12) and is connected to the evaluation unit (14) for data transmission, so that a Error correction of the measured value based on the current length (s) and / or the registered change in length (Δs) of the scintillator (12) can be carried out. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (10) ein Gehäuse (11) aufweist, das den Szintillator (12), das photosensitive Element (13) und die Längenmesseinrichtung (15) aufnimmt.measuring device claim 1 , characterized in that the measuring device (10) has a housing (11) which accommodates the scintillator (12), the photosensitive element (13) and the length measuring device (15). Messgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) die Auswerteeinheit (14) aufnimmt.measuring device claim 2 , characterized in that the housing (11) accommodates the evaluation unit (14). Messgerät nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Szintillator (12) zylinderförmig ausgebildet ist, wobei der Szintillator (12) an einem ersten Ende zumindest mittelbar über ein Lager (18) mit dem Gehäuse (11) verbunden ist und sich von dem Lager (18) ausgehend entlang der Längsachse des Gehäuses (11) bis hin zu einem freien Ende (19) erstreckt.meter according to one of the claims 2 or 3 , characterized in that the scintillator (12) is cylindrical, wherein the scintillator (12) is connected at least indirectly via a bearing (18) to the housing (11) at a first end and extends from the bearing (18) along the longitudinal axis of the housing (11) to a free end (19). Messgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenmesseinrichtung (15) eine Druckfeder (26) und einen Kraftmesser (27) aufweist, wobei die Druckfeder (26) zwischen dem Gehäuse (11) und dem Szintillator (12) angeordnet ist und der Kraftmesser (27) derart angeordnet ist, dass er die Kraft registriert, die von der Druckfeder (26) auf den Szintillator (12) wirkt.meter according to one of the claims 2 until 4 , characterized in that the length measuring device (15) has a compression spring (26) and a dynamometer (27), the compression spring (26) being arranged between the housing (11) and the scintillator (12) and the dynamometer (27) being arranged in such a way is arranged that he registers the force that of the compression spring (26) acts on the scintillator (12). Messgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftmesser (27) zwischen der Druckfeder (26) und dem Szintillator (12), zwischen der Druckfeder (26) und dem Gehäuse (11) oder zwischen dem Szintillator (12) und dem Lager (18) angeordnet ist.measuring device claim 5 , characterized in that the dynamometer (27) is arranged between the compression spring (26) and the scintillator (12), between the compression spring (26) and the housing (11) or between the scintillator (12) and the bearing (18). . Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenmesseinrichtung (15) mindestens einen Temperatursensor (28) aufweist, wobei der Temperatursensor (28) eingerichtet ist, um die Temperatur und/oder eine Temperaturänderung des Szintillators (12) zu messen, so dass sich die Länge (s) oder die Längenänderung (Δs) des Szintillators (12) unter Berücksichtigung des bekannten Ausdehnungskoeffizienten des Szintillators (12) ergibt.meter according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the length measuring device (15) has at least one temperature sensor (28), the temperature sensor (28) being set up to measure the temperature and/or a temperature change of the scintillator (12), so that the length (see ) or the change in length (Δs) of the scintillator (12) taking into account the known coefficient of expansion of the scintillator (12). Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (4) mehrere unterschiedliche Längenmesseinrichtungen (15) aufweist.meter according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the measuring device (4) has several different length measuring devices (15). Messgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (10) einen Temperatursensor (28), eine Druckfeder (26) und einen Kraftmesser (27) aufweist, was eine Bestimmung sowohl der temperaturbedingten Längenausdehnung (Δs) als auch der kriecheffektbedingten Längenausdehnung (Δs) erlaubt.measuring device claim 8 , characterized in that the measuring device (10) has a temperature sensor (28), a compression spring (26) and a dynamometer (27), which allows a determination of both the temperature-related linear expansion (Δs) and the creep effect-related linear expansion (Δs).
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