JPH0690065B2

JPH0690065B2 - γ線レベル計

Info

Publication number: JPH0690065B2
Application number: JP62076567A
Authority: JP
Inventors: 義広佐瀬
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1994-11-14
Anticipated expiration: 2009-11-14
Also published as: JPS63241488A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、γ線の吸収を利用してベツセル内の液体のレ
ベルを連続的に測定するγ線レベル計に関する。

〔従来の技術〕

ベツセル内に収容される液体は、外部から認識できない
ため、前記液体のレベルを測定する方法として、一般に
γ線レベル計が使用されている。たとえば、γ線レベル
計については、実公昭54−32931号公報に記載されてい
る。このγ線レベル計は、第３図に示すように、ベツセ
ル３の一側方に遮蔽容器１を配置するとともに、ベツセ
ル３の他側方に検出器４を配置する構造となつている。
前記遮蔽容器１は、高さ方向に沿つて５〜10個の線源２
を配置した構造となつている。そして、これら各線源２
から放射されたγ線ビーム15を検出器４で検出する。検
出器４では、ベツセル３内の液体16のレベル変化に対応
したγ線強度の変化を検出してレベル測定を行う。線源
２は¹³⁷Cs（セシウム137）あるいは⁶⁰Co（コバルト60）
が使用され、線源２の数はレベル計の精度から決定され
る。検出器４は、γ線を検出するNaIシンチレータ5,シ
ンチレータ５の発光を電気的パルスに変換するホトマル
6,このホトマル６の出力パルスを増幅するプリアンプ７
等から構成されている。検出器４の出力パルスはケーブ
ル伝送されて変換器８に入力される。変換器８では、計
数率計により検出器４からの電気パルスを電気パルス数
に比例した直流電圧に変換し、レベル０〜100％に対応
した直流電流あるいは電圧の形でレベル信号を出力して
いる。

ベツセル３内の液体16のレベルが上昇すると、γ線ビー
ム15は下側から順に液体16に遮られるので、検出器４位
置におけるγ線強度は、第４図に示すように変化する。
すなわち、液体16によつて遮られていないときの各線源
２からγ線強度をプロツトすると、P₁〜Pnとなり、これ
らの点の間はγ線の吸収特性ｅ^−μmPlで結ばれる。こ
こで、μｍは重量吸収係数（cm²/g），ρは液体の密度
（g/cm²）,lはγ線が透過する液体の厚さである。

ところで、各線源２の線源量は、線源２と検出器４の距
離およびベツセル３の壁の厚さから計数により求める
が、実際に使用する線源量は、計算により算出された値
よりも大きい値の標準線源量を使用している。これは、
線源量を正確に調整することは非常に難しく、また、コ
ストアツプになるからである。

このように、必要線源量より大きい値の線源を使う結
果、第４図のP₁〜Pnの各点は、直線上には乗らなくな
る。このため、遮蔽容器１の各線源の照射口には、γ線
強度を調整する吸収板９が取り付けできるようになつて
いて、この吸収板９の枚数を調整して、第４図に示すよ
うに、P₁〜Pnの各点が直線上に乗るようにしている。

すなわち、ベツセル３内の液体16のレベルを変化させて
P₁〜Pnを測定し、各吸収板９の必要枚数を求めて取り付
ける。その後、再度レベルを変化させて結果を確認す
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のようなγ線レベル形では校正に手数，時間が多く
掛かる。また、測定精度にあつては、出力特性が第４図
に示すように波を打つているので、この波の幅がレベル
測定の誤差Δｅとなつて現われる。この誤差は、通常フ
ルスケールの±５％にもおよび好ましくない。

本発明の目的は、校正が簡単でかつ精度の高いγ線レベ
ル計を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のγ線レベル計は、液体を収容するベツセルと、
このベツセルの一外側方に配設されかつγ線源を高さ方
向に沿つて複数配設した遮蔽容器と、前記線源の各照射
口に着脱自在に取り付けられ線源からのγ線を個別にO
N,OFFできる個別シヤツターと、前記ベツセルの他外側
方に設置され前記線源から放射されたγ線を検出して電
気信号を出力する検出器と、この検出器からの信号を計
数するカウンターと、このカウンターの計数値に基づい
てレベル演算を行う演算装置と、前記カウンターに計数
の開始および終了をさせるとともに前記演算装置にカウ
ンターの計数値の読み込みをさせるタイマーと、校正時
の計数値および演算定数を記憶するメモリと、によつて
構成されている。

〔作用〕

上述のように、本発明のγ線レベル計は、個別シヤツタ
ーを上から順に開いてγ線を検出器で検出し、この検出
器の出力パルスをカウンターで計数し、かつメモリに記
憶してある計数値を参照して順次演算装置でレベル演算
を行ない、レベル信号を出力するようになつているた
め、従来のようにベツセルに液体を入れて校正する必要
もないばかりか、γ線強度の調整も不要となつて、校正
が非常に簡単となり、測定作業性が向上する。また、こ
のγ線レベル計は、出力特性における波の幅部分をも演
算処理することから、校正誤差は略零とすることがで
き、精度の高い測定が達成できる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。

第１図は本発明の一実施例によるγ線レベル計の構成を
示す模式図、第２図は同じく出力特性を示すグラフであ
る。

この実施例によるγ線レベル計の構成は、第１図に示す
ようになつている。すなわち、液体16を収容するベツセ
ル３に対する遮蔽容器１および検出器４の配置は、前記
第３図に示されるような従来と同様に、ベツセル３を挟
むようにして左右に配設されている。前記遮蔽容器１の
線源２の各照射口には、γ線ビーム15を個別にON,OFFで
きる個別シヤツター10が取り付けられるようになつてい
る。前記検出器４は、γ線を検出するNaIシンチレータ
5,シンチレータ５の発光を電気的パルスに変換するホト
マル6,このホトマル６の出力パルスを増幅するプリアン
プ７等から構成されている。

一方、検出器４の信号は、カウンター11を介して演算装
置13に送られるようになつている。また、タイマー12は
前記カウンター11の計数の開始および終了を指示すると
ともに、演算装置13にカウンター11の計数値の読み込み
開始を指示するようになつている。また、演算装置13に
はメモリ14が接続され、演算による計数値および演算定
数等を記憶するようになつている。

一方、検出器４からの出力パルスは、カウンター11で一
定時間計数される。計数時間はタイマー12によつて設定
する。タイマー12は前記カウンター11に計数開始を指令
し、設定した計数時間に達すると、計数停止を指令し、
同時に演算装置13に計数値の読み込みを指令する。演算
装置13は、メモリ14に記憶してある計数値を参照して後
述の演算式により、レベル演算を行つてレベル信号を出
力する。

以上の構成のレベル計において校正する方法について述
べる。最初に、遮蔽容器１に個別シヤツター10をすべて
取り付け、最上段のNo.1の個別シヤツター10のみを外し
てγ線を照射する。タイマー12によつて設定された一定
時間の間、検出器４からのパルスを計数して計数値N₁を
メモリ14に入力する。つぎに、上から二段目の個別シヤ
ツター10を外し、前記同様に計数値N₂を測定する。以下
順次測定を行い、全線源数Nnまで測定する。校正作業は
以上で終了する。その後、レベル測定が行われる。

つぎに、レベル測定方法について説明する。

第１図に示すように、前記ベツセル３のγ線ビーム15の
入射側壁におけるγ線ビーム15間の距離l₁〜lnおよびγ
線ビーム15の角度θ_１〜θｎは幾何条件で定まる値であ
るから、あらかじめメモリ14に設定しておく。

第２図は、従来のγ線レベル計による第４図に対応する
特性であるが、線源強度の調整を行わないので、P
₁（N₁,θ_１）〜Pn（Nn,θｎ）は、直線上にのつていな
い。しかし、前述の校正において、P₁〜Pnの各点につい
ての計数値N₁〜Nnを測定しているので、P₁〜Pnについて
は次の値が得られている。

計数値 N₁〜Nn（校正実測値）ビーム間距離 l₁〜ln（計算により算出）ビーム角度 θ_１〜θｎ（〃）測定を開始して第２図に示す計数値Ｎが得られたとする
と、以下の方法によりレベルを求める。

（１）領域lnの判定計数値Ｎを与えるレベルがl₁〜lnのどの領域にあるか判
定する。これはＮとN₁〜Nnの大小関係を比較すると容易
にわかる。

第２図の場合N₂＜Ｎ＜N₃であるからレベルはl₂内にあ
る。

（２）第２図のΔｌを求める。

γ線が透過している液体の厚さΔｔは次式により与えら
れる。

実測計数値ＮとN₂,N₃の関係は次式で与えられる。

Ｎ＝N₂＋（N₃−N₂）ｅ^{−μｍ・ρ・Δｔ} よつて、Δｔは（１）式よりΔｌは（３）誤差判定（３）式において、Ｎ＝N₂のときはln0は無限大になる
ので演算不能になる。このため、l₂とΔｌの差（l₂−Δ
ｌ）がある値以下になつた場合、Δｌ＝l₂として演算を
行なう。すなわち、レベル計としての許容誤差をΔｅと
すると（l₂−Δｌ）＜Δｅ …（４）のときはΔｌ＝l₂とする。

（４）式の判定を（３）式に代入して計数値の判定に変
換すると次式になる。

すなわち、（３）式の演算を行なう前に（５）式の判定
を行ない、（５）式が成立するときはΔｌ＝l₂とし、成
立しないときは（３）式によりΔｌを計算する。

（４）レベル出力レベルｌを次式により求めて出力する。

ｌ＝ln_-1＋…＋l₃＋Δｌ第２図に示す計数値Ｎが得られたときのレベル計算方法
は以上の通りである。

次に任意の計数値Ｎに対する一般化された計算式を計算
フローの順に以下に示す。

（１）領域判定ｉ）判定式 Nm＜Ｎ＜Nm₊₁ …（６） ii）判定（６）式が成立するときlmと判定する。

（２）誤差判定ｉ）判定式 ii）判定（７）式が成立するときΔｌ＝lmとして（４）のレ
ベル出力へ進む。

（７）式が成立しないときは（３）のΔｌの計算を
行なう。

（３） Δｌの計算（４）レベル出力ｌ＝ln_-1＋…＋lm＋Δｌ …（９）タイマー12およびカウンタ11によつて次々に入力する計
数値に対して上記計算によりレベルを求め連続出力す
る。

本発明によれば第一の校正が非常に簡単になり短時間で
終了する。すなわち、ベツセルに実液を入れて校正する
必要がなく、γ線強度の調整も不要である。単にシヤツ
ターを上から順に開いていつて計数値を測定するのみで
終了する。

第二に精度が格段に向上する。従来の方法では波の幅が
誤差となるが、本発明ではγ線ビームの間も（８）式に
よりレベル計算を行なつているのでこれはほとんどゼロ
になる。（４）式のΔｅは演算上の誤差であるから計算
容量を大きくすればいくらかでも小さく設定することが
できる。

一般に放射線方式のレベル計の誤差要因は校正誤差（直
線性誤差）e₁,再現性誤差e₂,統計的変動による誤差e₃が
ある。従来の方法ではe₁は±５％FSであり、e₂,e₃は±
１％FS位が限界であるから総合誤差ｅはｅ＝（e₁ ²＋e₂ ²＋e₃ ²）^1/2 ＝±5.2％FS であつたが、本発明によればe₁ ０であるから総合誤差
ｅはｅ＝±1.4％FS となり従来の1/3〜1/4にすることが可能である。

以上、実施例に基づき本発明を具体的に説明したが、本
発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまで
もない。

〔発明の効果〕

本発明のγ線レベル計は、ベツセル内に液体を入れて各
線源のγ線を検出したり、あるいは線源のγ線強度を吸
収板で調整したりすることなく、個別のシヤツターを順
次開いてγ線を検出するだけで、校正が行えるため計測
が簡単であるとともに、測定時間も短縮される。また、
このγ線レベル計は、出力特性における波の幅部分をも
演算処理することから、校正誤差は略零となり、総合誤
差も低くなり計測精度の構造が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるγ線レベル計の構成を
示す模式図、第２図は同じく出力特性を示すグラフ、第
３図は従来のγ線レベル計の構成を示す模式図、第４図
は同じくレベル計の特性を示すグラフである。１……遮蔽容器、２……線源、３……ベツセル、４……
検出器、５……シンチレータ、６……ホトマル、７……
プリアンプ、８……変換器、９……吸収板、10……個別
シヤツター、11……カウンター、12……タイマー、13…
…演算装置、14……メモリ、15……γ線ビーム、16……
液体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体を収容するベツセルと、このベツセル
の一外側方に配設されかつγ線源を高さ方向に沿つて複
数配設した遮蔽容器と、前記線源の各照射口に着脱自在
に取り付けられ線源からのγ線を個別にON,OFFできる個
別シヤツターと、前記ベツセルの他外側方に設置され前
記線源から放射されたγ線を検出して電気信号を出力す
る検出器と、この検出器からの信号を計数するカウンタ
ーと、このカウンターの計数値に基づいてレベル演算を
行う演算装置と、前記カウンターに計数の開始および終
了をさせるとともに前記演算装置にカウンターの計数値
の読み込みをさせるタイマーと、校正時の計数値および
演算定数を記憶するメモリと、からなるγ線レベル計。