一种阵列辐射料位计及其测量方法技术

本发明专利技术涉及料位计领域，公开了一种阵列辐射料位计及其测量方法，阵列式光电转换与倍增部件（2）由至少两个可独立完成光电转换与倍增的微型器件（5）组成；闪烁晶体（1）与阵列式光电转换与倍增部件（2）耦合，阵列式光电转换与倍增部件（2）具有至少一个电信号通道，运算处理器（3）的输入端与电信号通道连接，输出部件（4）的输入端与运算处理器（3）的输出端连接。与现有技术相比，本发明专利技术实现了现有料位计无法完成的功能与性能；具有极强的性能拓展性；极大缩小了料位计的尺寸；提高料位计的时间特性、方向特性、空间分辨能力，增大了单个料位计的测量范围，测量更加准确、可靠。

An Array Radiation Level Meter and Its Measurement Method

【技术实现步骤摘要】
一种阵列辐射料位计及其测量方法
本专利技术涉及料位计领域，特别涉及一种阵列辐射料位计及其测量方法。
技术介绍
在料位测量领域，非接触式测量方法由于不接触物料，不容易受容器内部落料、高温、蒸汽等恶劣环境影响，一直是大家期待选择的。相较于雷达、激光、超声波、机器视觉等需要安置于容器内部的非接触式料位计，核子料位计与无源核子料位计由于安置于容器外，直接非破坏情况下穿透容器壳体完成测量，是很多工况必须的选择。但是，在实际生产运用中，核子料位计与无源核子料位计均存在一定的缺陷，无法保证料位测量的准确、及时与可靠。核子料位计由于是自带强放射源的，所以对于核子料位计接收端光电转换器件的性能要求不高，算法要求也比较低。但是核子料位计存在的缺陷主要是，强放射源对于环境与使用环境中的人具有严重的损害，使用时需要受到相关部门的严格监管，除非必须使用的场所，一般情况下，一般不会使用核子料位计。另外，核子料位计的自带放射源，会逐渐衰减，在使用过程中如果不对放射源进行不断的标定，则料位计准确性和可靠性会下降。无源核子料位计测量的是容器中物料自身含有的放射性杂质的放射性能量，通过复杂的算法实现物料的料位测量。由于物料的放射性能量极其微弱，甚至低于环境中的背景噪声辐射，所以无源核子料位计的光电转换与倍增器件对于增益、噪声等性能要求非常高，只能采用高性能的光电倍增管，同时由于料种变化、背景辐射的影响，无源核子料位计要想实现准确可靠的测量，需要复杂的算法。同时，由于采用的是光电倍增管作为光电转换与倍增器件，使得无源核子料位计存在如下一些缺陷：1、时间特性差。由于光电倍增管的单个脉冲时间长，导致经过大量样本运算后生成料位数据的无源核子料位计响应时间比较长。对于运转流程比较快的容器进行料位测量时，即使在最快的响应时间模式下，无源核子料位计测量数据严重滞后实际工况，如对于进料几秒，出来几秒的仓泵，无源核子料位计就无法进行实时控制和测量。2、方向性差。由于无源核子料位计是对物料中非常微弱的放射性信号进行测量，所以探测器中晶体面积、体积以及光电倍增接触感光面积都比较大。而且由于光电倍增管体积大，长度长，导致无源核子料位计前端构成的探测器部分自身尺寸比较大。一个探测器部分只能生成一路测量信号。同时一个独立的无源核子料位计无法安装两个及以上的探测器部分，并且布置于不同的方向。因此在测量中，无源核子料位计不具备方向性。在进行料位测量时，无法分清料位在容器中实际位置，如上下左右，只知道有料位，不知道料在哪里。3、体积大、重量大。由于无源核子料位计探测的物料的放射性非常弱，测量中需要屏蔽周围宇宙环境中的背景辐射，通过铅皮等手段进行周边辐射噪声的屏蔽时，屏蔽部件尺寸由于实际工业现场条件限制无法做到理想状态。同时由于光电倍增管结构，存在磁场影响，所以在实际使用中，还需要做磁屏蔽。无源核子料位计普遍存在体积大，重量大，使用不方便等特点。4、量程小。由于物料自身的放射性特征特别弱，以及辐射在空间传播的距离平方衰减以及空气吸附等因素，以及光电倍增管结构尺寸大，单个无源核子料位计只能在一个点位进行测量。导致无源核子料位计实际测量范围非常小。通过多探头无源核子料位计或者多个无源核子料位计相互串联形成大量程测量，虽然解决了测量范围问题，但是成本高昂。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种阵列辐射料位计及其测量方法，本料位计实现了现有料位计无法完成的功能与性能；具有极强的性能拓展性；同时极大缩小了料位计的尺寸，提高料位计的时间特性、方向特性、空间分辨能力，增大了单个料位计的测量范围，测量更加准确、可靠。技术方案：本专利技术提供了一种阵列辐射料位计，包括闪烁晶体、阵列式光电转换与倍增部件、运算处理器以及输出部件，所述阵列式光电转换与倍增部件由至少两个可独立完成光电转换与倍增的微型器件组成；所述闪烁晶体与所述阵列式光电转换与倍增部件耦合，所述阵列式光电转换与倍增部件具有至少一个电信号通道，所述运算处理器的输入端与所述电信号通道连接，所述输出部件的输入端与所述运算处理器的输出端连接。进一步地，所述阵列式光电转换与倍增部件为阵列式布局的硅光电倍增管、微通道板光电倍增管、微球光电倍增管或阵列式布局的雪崩二极管。进一步地，所述的阵列辐射料位计还包含至少一个辐射屏蔽部件，所述辐射屏蔽部件遮挡住所述闪烁晶体的非辐射接收部分；或者，所述辐射屏蔽部件遮挡住所述闪烁晶体和所述阵列式光转换与倍增部件的非辐射接收部分；或者，每个所述辐射屏蔽部件遮挡住一个所述微型器件和一个所述闪烁晶体。辐射屏蔽部件用于屏蔽闪烁晶体周围非测量方向的宇宙背景辐射噪声信号，以使得本料位计的测量结果更加准确；如果一个微型器件对应一个闪烁晶体，则将该微型器件和闪烁晶体作为一个整体，使用一个辐射屏蔽部件对该整体进行遮挡，单独遮挡的好处在于进一步强化各个微型器件接收不同位置的辐射数据的差异性，更好的实现料位判断或图像生成，测量结果更加精确；实际应用中，辐射屏蔽部件优选使用铅皮制作的罩体。进一步地，所述的阵列辐射料位计还包括噪声屏蔽罩，所述噪声屏蔽罩至少覆盖一个所述微型器件。将被噪声屏蔽罩罩住的这个微型器件生成的信号作为本底噪声信号，运算处理器使用该本底噪声信号修正其他微型器件测量到的信号，以生成更加准确的料位相关数据。优选地，所述电信号通道的数量最多与所述微型器件的数量相等。阵列式光电转换与倍增部件中的每个微型器件可以有一个电信号通道，也可以两个或多个微型器件共用一个电信号通道。进一步地，所述的阵列辐射料位计还包含与所述运算处理器连接的数据通信接口部件，多个所述阵列板辐射料位计之间通过数据电缆将各所述数据通信接口部件串联，进行多个所述阵列板辐射料位计的相互数据通信。增加数据通信接口部件，实现多个独立的阵列辐射料位计的信号串联，形成一个大量程的测量；增加数据通信接口部件后，也可以在一个大量程的料位计中使用多个阵列辐射料位计，该大量程的料位计中有一个主运算处理器，这个主运算处理器与每个阵列辐射料位计之间的运算处理器之间可以通过各数据通信接口部件进行相互数据通信，主运算处理器能够将每个阵列辐射料位计中的运算处理器运算的料位结果进行综合运算，输出一个更加精准的料位数据，相当于一个大量程的料位计具有多个测量探头（即阵列辐射料位计）。进一步地，所述的阵列辐射料位计还包括放射源器件，当所述待测物料为非放射性物料时，所述放射源器件放置在所述待测物料的待测位置。当待测物料为非放射性物料时，在待测物料的待测位置放置放射源器件，阵列辐射料位计就能够通过该放射源器件放射的辐射信息，测量出待测物料的料位信息，也就是说该阵列辐射料位计与该放射源器件构成一套有源料位测量装置。进一步地，所述的阵列辐射料位计还包括探杆和移动电源，所述移动电源、所述阵列式光电转换与倍增部件、所述运算处理器以及所述输出部件均固定在所述探杆的一端，所述移动电源用于为所述运算处理器、所述输出部件以及所述阵列式光电转换与倍增部件供电。通过增加探杆，使得本料位计能够便携式携带与测量，料位计本身不用固定在某个固定的位置，用户可以根据需要将本料位计通过探杆放置于任何想要测量的位置。优选地，所述探杆为伸缩杆或折叠杆。探杆具有伸缩性和折叠性便于对不同位置进行测量。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阵列辐射料位计，其特征在于，包括闪烁晶体（1）、阵列式光电转换与倍增部件（2）、运算处理器（3）以及输出部件（4），所述阵列式光电转换与倍增部件（2）由至少两个可独立完成光电转换与倍增的微型器件（5）组成；所述闪烁晶体（1）与所述阵列式光电转换与倍增部件（2）耦合，所述阵列式光电转换与倍增部件（2）具有至少一个电信号通道，所述运算处理器（3）的输入端与所述电信号通道连接，所述输出部件（4）的输入端与所述运算处理器（3）的输出端连接。

【技术特征摘要】
1.一种阵列辐射料位计，其特征在于，包括闪烁晶体（1）、阵列式光电转换与倍增部件（2）、运算处理器（3）以及输出部件（4），所述阵列式光电转换与倍增部件（2）由至少两个可独立完成光电转换与倍增的微型器件（5）组成；所述闪烁晶体（1）与所述阵列式光电转换与倍增部件（2）耦合，所述阵列式光电转换与倍增部件（2）具有至少一个电信号通道，所述运算处理器（3）的输入端与所述电信号通道连接，所述输出部件（4）的输入端与所述运算处理器（3）的输出端连接。2.根据权利要求1所述的阵列辐射料位计，其特征在于，所述阵列式光电转换与倍增部件（2）为阵列式布局的硅光电倍增管、微通道板光电倍增管、微球光电倍增管或阵列式布局的雪崩二极管。3.根据权利要求1所述的阵列辐射料位计，其特征在于，还包含至少一个辐射屏蔽部件（6），所述辐射屏蔽部件（6）遮挡住所述闪烁晶体（1）的非辐射接收部分；或者，所述辐射屏蔽部件（6）遮挡住所述闪烁晶体（1）和所述阵列式光转换与倍增部件（2）的非辐射接收部分；或者，每个所述辐射屏蔽部件（6）遮挡住一个所述微型器件（5）和一个所述闪烁晶体（1）。4.根据权利要求1所述的阵列辐射料位计，其特征在于，还包括噪声屏蔽罩（7），所述噪声屏蔽罩（7）至少覆盖一个所述微型器件（5）。5.根据权利要求1至4中任一项所述的阵列辐射料位计，其特征在于，所述电信号通道的数量最多与所述微型器件（5）的数量相等。6.根据权利要求1至4中任一项所述的阵列辐射料位计，其特征在于，还包含与所述运算处理器（3）连接的数据通信接口部件（8），多个所述阵列板辐射料位计之间通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡桂标，
申请(专利权)人：上海沃纳机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31