RU2006000C1

RU2006000C1 - Method of contactless position check of level

Info

Publication number: RU2006000C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Ролдугин; Юрий Анатольевич Скобло
Original assignee: Владимир Алексеевич Ролдугин; Юрий Анатольевич Скобло
Priority date: 1992-01-03
Filing date: 1992-01-03
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: proposed method is aimed at provision for biological safety. Realization of the method makes it possible to avoid use of artificial radionuclides. In compliance with the method detector registers gamma radiation generated with natural radioactive nuclides naturally distributed in medium surrounding vessel under check. Positional check of level is conducted by comparison of characteristics dependent on position of level of registered gamma radiation with preset threshold value. EFFECT: improved reliability of method. 2 dwg

Description

Изобретение относится к способам бесконтактного позиционного контроля уровня жидких и сыпучих сред в технологических емкостях. The invention relates to methods for contactless positional control of the level of liquid and granular media in process vessels.

Известны способы бесконтактного позиционного контроля уровня жидких и сыпучих сред в технологических емкостях, включающие регистрацию прошедших через контролируемую емкость электромагнитных излучений: светового, радиоволнового и др. Known methods for non-contact positional control of the level of liquid and granular media in technological tanks, including the registration of electromagnetic radiation transmitted through a controlled capacitance: light, radio wave, etc.

Недостатком этих способов являются существенные ограничения по физическим характеристикам материалов как для стенок контролируемой емкости, так и для среды. The disadvantage of these methods are significant limitations on the physical characteristics of the materials for both the walls of the controlled capacity and for the environment.

Указанный недостаток в значительной степени устраняется в способе, выбранном в качестве прототипа. This drawback is largely eliminated in the method selected as a prototype.

Известен способ бесконтактного позиционного контроля уровня жидких и сыпучих сред в технологических емкостях, включающий регистрацию детектором прошедшего через контролируемую емкость гамма-излучения. A known method of non-contact positional control of the level of liquid and granular media in technological tanks, including the registration of the detector passed through a controlled capacity of gamma radiation.

Недостатком прототипа является необходимость использования искусственных радиоактивных нуклидов, обладающих высокой ионизирующей способностью и представляющих определенную опасность для биологических организмов. The disadvantage of the prototype is the need to use artificial radioactive nuclides with high ionizing ability and representing a certain danger to biological organisms.

Предлагаемый способ направлен на обеспечение биологической безопасности. Реализация способа позволяет отказаться от применения искусственных радионуклидов. The proposed method is aimed at ensuring biological safety. The implementation of the method eliminates the use of artificial radionuclides.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в заявляемом способе бесконтактного позиционного контроля уровня жидких и сыпучих сред в технологических емкостях, включающем регистрацию детектором прошедшего через контролируемую емкость гамма-излучение, детектором регистрируют гамма-излучение, генерируемое естественными радионуклидами естественно распределенными в окружающей контролируемую емкость среде, а позиционный контроль уровня осуществляют, сравнивая зависящие от положения уровня характеристики регистрируемого гамма-излучения с заданным пороговым значением. The solution of this problem is ensured by the fact that in the inventive method of non-contact positional control of the level of liquid and granular media in technological tanks, including registering gamma radiation transmitted through a controlled capacitance by a detector, the detector records gamma radiation generated by natural radionuclides naturally distributed in the environment surrounding the controlled capacitance, and positional level control is carried out by comparing the characteristics of the registered gamma depending on the position of the level a radiation with a predetermined threshold value.

Сравнительный анализ совокупности существенных признаков заявляемого способа с прототипом и с другими известными из уровня техники решениями позволяет сделать вывод о следующем. A comparative analysis of the essential features of the proposed method with the prototype and with other known from the prior art solutions allows us to conclude the following.

Поскольку характеристики регистрируемого детектором гамма-излучения, генерируемого естественными радионуклидами, естественно распределенными в окружающей среде, зависят от положения уровня в контролируемой емкости, по изменению этих характеристик можно осуществлять позиционный контроль уровня. Это позволяет отказаться от применения искусственных радионуклидов. Since the characteristics of gamma radiation detected by the detector generated by natural radionuclides naturally distributed in the environment depend on the position of the level in the monitored capacitance, positional level control can be carried out by changing these characteristics. This eliminates the use of artificial radionuclides.

На фиг. 1 представлена структура технических средств, с помощью которых реализуется устройство бесконтактного позиционного контроля уровня жидкости в емкости; на фиг. 2 - зависимость средней частоты следования импульсов на выходе входящего в состав устройства блока детектирования от уровня жидкости в емкости. In FIG. 1 shows the structure of technical means by which a device for contactless positional control of the liquid level in a tank is implemented; in FIG. 2 - dependence of the average pulse repetition rate at the output of the detection unit included in the device from the liquid level in the tank.

Устройство для реализации способа состоит из блока детектирования 1 с детектором 2, экрана 3, выход блока детектирования соединен с входом устройства обработки информации 4, контролируемое вещество 5 находится в емкости 6. A device for implementing the method consists of a detection unit 1 with a detector 2, a screen 3, the output of the detection unit is connected to the input of the information processing device 4, the controlled substance 5 is in the tank 6.

Возможность осуществления изобретения, сущность которого характеризуется указанной совокупностью признаков, подтверждается следующим. Учитывая относительную изотропность пространственного распределения гамма-излучения от естественных радионуклидов естественно распределенных в окружающей среде, при помещении вблизи детектора полубесконечной среды, не содержащей естественных радионуклидов, такая характеристика регистрируемого детектором гамма-излучения, как например, плотность потока гамма-квантов, уменьшится в 2 раза. Это изменение достаточно просто фиксируется в существующих радиоизотопных позиционных уровнемерах. Так, например, часто используемый в качестве позиционного уровнемера радиоизотопный релейный прибор РРП-3 может решать задачу при минимальном перепаде плотности потока гамма-квантов (отношение плотности потока при отсутствии и наличии контролируемой среды, содержащей поглощающий гамма-излучение материал), до 1,1. Естественно, наличие таких факторов, как: конечная толщина стенок технологической емкости и размеры контролируемой среды, а также собственный естественный фон детектора приводят к уменьшению перепада до величины менее 2. Это несколько ограничивает круг решаемых предлагаемым способом задач. Так, например, поскольку средняя энергия гамма-квантов естественного фонового излучения в результате многократного рассеяния в окружающей среде составляет 250-300 кэВ, указанный перепад 1,1 обеспечивается при суммарной толщине стенок технологической емкости 12 мм (по стали). The possibility of carrying out the invention, the essence of which is characterized by the specified set of features, is confirmed by the following. Given the relative isotropy of the spatial distribution of gamma radiation from natural radionuclides naturally distributed in the environment, when placed near a detector of a semi-infinite medium that does not contain natural radionuclides, such a characteristic of gamma radiation detected by the detector, such as the density of gamma-ray flux, will decrease by 2 times . This change is quite simply recorded in existing radioisotope positional level gauges. So, for example, the RRP-3 radioisotope relay device, often used as a positional level gauge, can solve the problem with a minimum difference in the flux density of gamma-quanta (the ratio of the flux density in the absence and presence of a controlled medium containing gamma-ray absorbing material) to 1.1 . Naturally, the presence of such factors as: the final wall thickness of the process vessel and the dimensions of the medium being monitored, as well as the detector’s own natural background, lead to a decrease in the drop to a value of less than 2. This somewhat limits the range of problems solved by the proposed method. So, for example, since the average energy of gamma rays of natural background radiation as a result of multiple scattering in the environment is 250-300 keV, the specified difference of 1.1 is provided with a total wall thickness of the technological capacity of 12 mm (for steel).

Реализация способа заключается в последовательном или одновременном выполнении следующих операций:
установление функциональной зависимости между характеристиками регистрируемого детектором гамма-излучения, генерируемого естественными радионуклидами, и положение уровня контролируемой среды в емкости;
определение из полученной зависимости порогового значения характеристики;
установка порогового значения в устройстве;
регистрация детектором прошедшего через контролируемую емкость гамма-излучения от естественных радионуклидов;
сравнение зарегистрированной детектором характеристики гамма-излучения с заданным пороговым значением;
передача результатов сравнения на выходной каскад устройства.The implementation of the method consists in sequential or simultaneous execution of the following operations:
establishing a functional relationship between the characteristics of the gamma radiation detected by the detector generated by natural radionuclides and the level of the medium being monitored in the tank;
determination of the threshold characteristic value from the obtained dependence;
setting a threshold value in the device;
registration by a detector of gamma radiation transmitted through a controlled capacitance from natural radionuclides;
comparing the gamma radiation characteristic registered by the detector with a predetermined threshold value;
transferring the comparison results to the output stage of the device.

Для реализации способа создана установка (фиг. 1), содержащая сцинтилляционный блок 1 детектирования БПК-12М с детектором 2 (Tl) диаметром 40 и высотой 80 мм, экран из свинца 3, толщиной 10 мм. В качестве электронного устройства обработки информации 4 использовалось известное техническое решение, применяемое в радиоизотопном релейном приборе РРП-3 и содержащее интегратор в виде реверсивного регистра, генератор пороговой частоты, схему сравнения и оконечный каскад, обеспечивающий на выходе релейный сигнал. Устройство обеспечивает позиционный контроль уровня воды 5 в емкости 6, представляющей собой резервуар размером 7000 3000 1500 мм. В случае перекрытия уровнем чувствительной области детектора 2 происходит ослабление водой плотности потока гамма-излучения, генерируемого естественными радионуклидами. Зависимость средней частоты следования импульсов на выходе БПК-12М и соответствующее ее среднеквадратичное отклонение от положения уровня воды в емкости представлены на фиг. 2. Здесь же отмечена частота, соответствующая пороговому значению. Как следует из графика, устройство позволяет производить позиционный контроль уровня в емкости, так как перепад составляет 1,4. To implement the method, an installation was created (Fig. 1) containing a scintillation block 1 for detecting BPK-12M with a detector 2 (Tl) with a diameter of 40 and a height of 80 mm, a lead screen 3, 10 mm thick. As an electronic information processing device 4, a well-known technical solution used in the RRP-3 radioisotope relay device and containing an integrator in the form of a reversible register, a threshold frequency generator, a comparison circuit, and a terminal stage providing an output relay signal was used. The device provides positional control of the water level 5 in the tank 6, which is a reservoir size of 7000 3000 1500 mm In case of overlapping by the level of the sensitive region of detector 2, the water attenuates the density of the gamma radiation flux generated by natural radionuclides. The dependence of the average pulse repetition rate at the output of BPK-12M and its corresponding standard deviation from the position of the water level in the tank are shown in FIG. 2. The frequency corresponding to the threshold value is also noted here. As follows from the graph, the device allows for positional control of the level in the tank, since the difference is 1.4.

Проверка предложенного способа осуществляется с использованием экспериментальных образцов бесконтактного позиционного уровнемера. Два образца уровнемера, имеющие конструкцию, аналогичную представленной в настоящем описании, размещены на позициях контроля нижнего и верхнего предельных уровней в баке системы охлаждения ВЧ-генераторов и закалочных установок. (56) Шумиловский Н. Н. , Мельцер Л. В. Основы теории устройств автоматического контроля с использованием радиоактивных изотопов. Москва, Изд. АН СССР, 1959. Verification of the proposed method is carried out using experimental samples of a non-contact positional level gauge. Two samples of the level gauge, having a design similar to that presented in the present description, are located at the control positions of the lower and upper limit levels in the tank of the cooling system of the RF generators and quenching plants. (56) Shumilovsky N.N., Meltzer L.V. Fundamentals of the theory of automatic control devices using radioactive isotopes. Moscow, ed. USSR Academy of Sciences, 1959.

Claims

METHOD OF NON-CONTACT POSITIONAL LEVEL MONITORING, in which the dependence of the γ-radiation flux recorded by the detector on the degree of filling of the reservoir is established, the threshold value of the registered γ-radiation flux is determined, and the transition of the limit level is judged by the value of the registered γ-radiation flux, which is greater or less than the threshold value characterized in that when registering, a γ-radiation flux generated by natural radionuclides naturally distributed in the environment is used, while control is carried out in a tank with a wall permeable to the γ-radiation flux generated by natural radionuclides, and the detector is isolated from the sides not facing the tank by an absorbing γ-radiation shield.