CN104568061A - 多探头无源核子料位计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及料位计领域，公开了一种多探头无源核子料位计，多个辐射测量探头采集容器内物料的多个辐射信息，并将采集到的多个辐射信息发送给总运算处理器，总运算处理器将多个辐射信息按照特定的数学模型运算处理成容器内物料的精确料位或料位相关信息，并将料位或料位相关信息发送给信号输出部件，信号输出部件将精确料位或料位相关信息输出。本料位计能对大容器内、快速变化工况条件下和小容器内料位进行及时、稳定、可靠测量；可根据工况与应用需求选择不同的数学模型和工作模式；拓展了无源核子料位计的运用领域；具备现场灵活配置、量程灵活改变的特点；显著降低对大容器测量的综合成本，提升大容器测量运行效率。

Description

多探头无源核子料位计

技术领域

本发明涉及料位计领域，特别涉及一种多探头无源核子料位计。

背景技术

无源核子料位计是近年来兴起的一种专门用于测量含有微量放射性微量物质物料的料位的料位计装置。由于其非接触式和连续测量的特点，被越来越多的运用于火电厂粉煤灰等物料的料位测量。其拥有其他接触式料位计的许多无法比拟的优势。目前，无源核子料位计只有一个探头，处理器都是只处理单独的一个探头的信息。在实际使用中，目前的无源核子料位计暴露出越来越多的缺陷，特别光电倍增管、内部电源模块等关键性部件原理性的缺陷，外部电源质量、使用环境恶劣等情况严重影响了无源核子料位计测量，甚至让无源核子料位计无法真正进行料位测量。具体主要表现为如下缺点：

1、测量量程小。目前市场上的无源核子料位计由于信号采集部件的特点，以及弱辐射在空气中传播易被环境吸收，实际测量的量程很小。目前的无源核子料位计对于传统测量物料的真正显著测量范围在半径1米以内。对于测量仓泵这类小容器料位时，真正显著的测量范围在半径0.5米以内。对于高度高水平空间大的容器，目前的无源核子料位计无法完成真正全量程的测量。对于水平空间大的容器，无源核子料位计也只能测量到一个方向的料位状态，无法测量到其它方位的料位状态。这些都给料位监控留下了较大的安全隐患。

2、测量干扰因素多。无源核子料位计器件由于光电倍增管、电源模块等元件工作原理特点，环境背景辐射干扰，被测物料料种的不断变化，供电电源很难做到干净稳定，温度变化大等因素都会导致测量出现严重偏差与失真。

3、数据波动大。由于无源核子料位计信号采集器件自身的特点，无源核子料位计测量时，会存在较大的数据漂移与数据震荡，对于被测量物料放射性特征弱时，信噪比低，无法获得有效信号，容易产生误报。

4、现场检验困难。目前在实际运用中，无源核子料位计特别是正在运行中的无源核子料位计很难被校验，缺乏有效的手段对测量数据的真实性进行验证，非常难以验证正在工作的无源核子料位测量是否正确

5、物料料种变化影响大。由于不同的物料构成，物料中放射性物料的放射性特征差异大，一种辐射信号采集部件，很难适应料种的变化。当料种变化时，会出现严重的测量误差，甚至无法测量。

6、响应度与数据稳定性矛盾存在。由于实际测量时，无源核子料位计数据漂移和震荡大，很多外在和内在因素都可能导致测量数据产生较大的非正常变化，为获得较可靠数据，无源核子料位计均采用大量的样本数据进行计算，导致无源核子料位计对实际料位的响应低，甚至有的滞后10分钟以上。对于工艺流程变化迅速的场合，无源核子料位计无法及时反映实际料位，无法满足实际工艺要求。

7、对大容器测量时成本高昂、流程复杂。如果只是通过增加无源核子料位计的数量，实现对大容器的测量，那么增加的与料位计传输有关的电缆、控制***通道、组态硬件成本非常大，甚至超过添加的料位计自身成本。在终端画面组态时，程序难度大同时数据繁杂严重影响运行人员的使用。添加料位计程序与流程复杂，无法根据现场需要随意添加或者减少料位计的数量。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种多探头无源核子料位计，测量范围和量程可根据需要布置与增减；提升对大容器测量的准确性和可靠性；对小容器测量响应速度快且数据稳定可靠；显著降低对大容器测量的综合成本，显著提升大容器测量运行效率。

技术方案：本发明提供了一种多探头无源核子料位计，包括总运算处理器、信号输出部件以及多个辐射测量探头，每个辐射测量探头均与总运算处理器相连，总运算处理器与信号输出部件相连；多个辐射测量探头分别用于采集容器内物料的多个辐射信息，并将采集到的多个辐射信息发送给总运算处理器，总运算处理器用于将多个辐射信息按照特定的数学模型运算处理成容器内物料的精确料位或料位相关信息，并将所述精确料位或料位相关信息发送给信号输出部件，所述信号输出部件用于将所述精确料位或料位相关信息输出。

本发明还提供一种料位测量***，包括总运算处理器、信号输出部件以及多个无源核子料位计，每个无源核子料位计均与总运算处理器相连，总运算处理器与信号输出部件相连；多个无源核子料位计分别用于采集容器内物料的多个辐射信息，并对采集到的辐射信息进行运算处理，再将处理后的信息发送给所述总运算处理器，总运算处理器用于将所述处理后的信息按照特定的数学模型运算处理成容器内物料的精确料位或料位相关信息，并将所述精确料位或料位相关信息发送给信号输出部件，所述信号输出部件用于将所述精确料位或料位相关信息输出。

进一步地，所述多个辐射测量探头均位于同一容器外壁同一方位处，用于采集同一容器内同一方位处物料的辐射信息。

进一步地，所述多个辐射测量探头分别位于同一容器外壁不同高度同一方位处，用于采集同一容器内不同高度同一方位处物料的辐射信息。

进一步地，所述多个辐射测量探头分别位于同一容器外壁同一高度不同方位处，用于采集同一容器内同一高度不同方位处物料的辐射信息。

进一步地，所述多个辐射测量探头分别位于同一容器外壁不同高度不同方位处，用于全方位采集同一容器内不同高度不同方位处物料的辐射信息。

进一步地，所述多个辐射测量探头分别位于不同容器外壁，用于采集不同容器内物料的辐射信息。

优选地，每个所述辐射测量探头中均设有一个分运算处理器，辐射测量探头先将采集到的辐射信息经过自身设有的分运算处理器的运算处理后，再将处理后的信息发送给所述总运算处理器进行运算处理。

优选地，所述多个辐射测量探头均通过有线或无线的方式与所述总运算处理器相连。

进一步地，所述总运算处理器还用于分别控制所述多个辐射测量探头的工作电源开关。

优选地，所述总运算处理器为一个独立的处理器件，或者是由多个处理器件组成的一个总处理器件，或者是计算机。

有益效果：与现有技术相比，本发明能够对大容器内物料的进行准确和可靠测量；对小容器和快速变化工况条件下料位进行及时、稳定、可靠测量；可根据工况与应用需求灵活选择不同的数学模型、切换工作模式；拓展了无源核子料位计的运用领域；具备现场灵活配置、量程灵活改变的特点；提升料位自我故障检测能力；显著降低对大容器测量的综合成本，显著提升大容器测量运行效率。

附图说明

图1为本发明中多探头无源核子料位计的工作原理示意图；

图2为实施方式2的示意图；

图3为实施方式3的示意图；

图4为实施方式4的示意图；

图5为实施方式5的示意图；

图6为实施方式6的示意图；

图7为实施方式7的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的介绍。

实施方式1：

本实施方式提供了一种多探头无源核子料位计，如图1所示，包括总运算处理器、信号输出部件以及多个辐射测量探头，每个辐射测量探头均与总运算处理器通过有线或无线的方式相连，总运算处理器与信号输出部件相连。

多个辐射测量探头分别用于采集容器内物料特定波段的辐射信息进行得到多个辐射信息，并将采集到的多个辐射信息输出给总运算处理器；辐射测量探头既可以将未经过任何处理的辐射信息输出给总运算处理器，也可以将经过自己内部设置的独立的分运算处理器运算处理后得到的处理后的信息输出给总运算处理器待进一步处理；各辐射测量探头即可以使用同样性能指标的部件，也可以使用不同性能指标的部件。

总运算处理器用于将多个辐射信息运算处理成容器内物料的一个精确的料位或与料位相关信息，或者将多个辐射信息运算处理成容器内物料的多个料位或与料位相关信息，其可以是一个独立的处理器件也可以是多个处理器件组成的一个总处理部件，也可以由计算机等设备充当；总运算处理器将一个精确的料位或多个料位或与料位相关信息发送给信号输出部件，由信号输出部件将所述的一个精确的料位或多个料位或与料位相关信息传输给用户。

信号输送部件可以同时具备多种输出信号类型，如开关量信号、模拟量信号、数字信号或脉冲信号等；可以同时具备多个输出通道，同时输出开关信号、模拟量信号、数字信号或者脉冲信号；既可通过有线线缆输出，也可以通过无线通道输出；即可以输出容器的一个整体的精确的料位或与料位相关信息，也可以分别输出经总运算处理器运算处理后生成的多个料位或与料位相关信息。

实施方式2：

如图2，本实施方式提供一种具有两个辐射测量探头（1和2）的无源核子料位计（3和4分别表示总运算处理器和信号输出部件），其中两个辐射测量探头（1和2）均位于同一容器外5的同一方位处，用于采集同一容器5内同一方位处物料的辐射信息。

具体的测量和运算过程如下，测量探头1测量值为A，测量探头2测量值为B；测量探头A单位样本数为5，测量响应度非常高，数据波动大；测量探头B的单位样本数为300，测量响应度低，数据稳定；假设预设值为D，总运算处理器的运算结果为E，其运算的数学模型为：当|A-B|<D时，E=B；当|A-B|≥D时，E=A，即当两个探头数据差距在-D~D之间时，总运算处理器将测量值B作为运算结果E，当两个探头数据差距大于等于D或小于等于-D时，总运算处理器将测量值A作为运算结果E。

本实施方式适用于物料放射性特征小，料位变化快，工艺要求响应速度快，可靠性要求高的场合，总运算处理器通过同时采集多个辐射测量探头的多个辐射信息进行综合运算处理，获得响应速度快、分辨率高、更准确、更可靠的数据，各个辐射测量探头的安装位置可以根据测量容器以及实际测量要求布置在效果最佳的测量位置，数量可以根据需要增加或者减少，提升无源核子料位计的测量性能。

实施方式3：

如图3，本实施方式提供一种具有两个辐射测量探头（1和2）的无源核子料位计（3和4分别表示总运算处理器和信号输出部件），其中两个辐射测量探头（1和2）分别位于同一容器5外壁不同高度的同一方位处，用于采集同一容器5内不同高度同一方位处物料的辐射信息。

具体的测量和运算过程如下，测量探头1测量值为A，测量探头2测量值为B；预设值D，基准值为S，总运算处理器的运算结果为E；当B<D时，E=B+S，当B≥D时，E=A+D。该方法可以消除测量探头数据波动带来的相互影响，真实的反映大容器内料位状况。本实施方式适用于容器很高时，根据测量要求和单个辐射测量探头的测量范围与性能，在容器不同高度上布置多个辐射测量探头，总运算处理器通过对这些辐射测量探头数据的运算处理，获得整个容器的物料信息。各个辐射测量探头的安装位置可以根据测量容器以及实际测量要求布置在效果最佳的测量位置，数量可以根据需要增加或者减少。

实施方式4：

如图4，本实施方式提供一种具有两个辐射测量探头（1和2）的无源核子料位计（3和4分别表示总运算处理器和信号输出部件），其中两个辐射测量探头（1和2）分别位于同一容器5外壁同一高度不同方位处，用于采集同一容器5内同一高度不同方位处物料的辐射信息。

具体的测量和运算过程如下，测量探头1测量值为A，测量探头2测量值为B；预设值为D，总运算处理器的运算结果为E;其运算的数学模型为：当|A-B|≤D时，E=(A+B)/2；当A-B>D时，E=A;当A-B<-D时，E=B。该模型可以区分出同一高度不同方位的物料状况，总运算处理器通过对两个数据的运算，可以给出更加精准可靠的料位信息。

本实施方式适用于在水平范围上大的容器，从某一个方位测量，无法获得其它方位物料的辐射信息，单个方位测量时监控的效果较差，此时在容器周围的不同方向安装多个辐射测量探头，并经过总运算处理器运算处理后，可以提升无源核子料位计对于容器内物料料位监控的能力与可靠性。各个辐射测量探头的安装位置可以根据测量容器以及实际测量要求布置在效果最佳的测量位置，数量可以根据需要增加或者减少。

实施方式5：

如图5，本实施方式提供一种具有两个辐射测量探头（1和2）的无源核子料位计（3和4分别表示总运算处理器和信号输出部件），其中两个辐射测量探头（1和2）分别位于同一容器5外壁不同高度不同方位处，用于全方位采集同一容器5内不同高度不同方位处物料的辐射信息。

具体的测量和运算过程如下，测量探头1测量值为A，测量探头2测量值为B，探头1的料位感应系数为F1，探头2的料位感应系数为F2；预设值为D，基准值为S,总运算处理器的运算结果为E；当B*F2<D时，E=B*F2+S，当B*F2≥D时，E=A*F1+D。该方法可以消除测量探头数据波动带来的相互影响，同时利用不同方位的对同一料位的系数，反映不同方位对料位的感应状况，真实的反映大容器内料位状况。

根据测量要求和辐射测量探头的性能，在容器的不同方向和不同高度安装多个辐射测量探头，经过总运算处理器件运算处理后获得该容器内物料的全面的辐射信息和数据。各个辐射测量探头的安装位置可以根据测量容器以及实际测量要求布置在效果最佳的测量位置，数量可以根据需要增加或者减少。

实施方式6：

如图6，本实施方式提供一种具有两个辐射测量探头（1和2）的无源核子料位计（3和4分别表示总运算处理器和信号输出部件），其中两个辐射测量探头（1和2）分别位于不同容器（5和6）外壁，用于采集不同容器（5和6）内物料的辐射信息。容器5和6是相互关联的设备，容器5的物料会进入容器6中。

具体的测量和运算过程如下，测量探头1测量值为A，测量探头2测量值为B；测量探头A算法1使用的单位样本数为5，测量探头A算法2的单位样本数为200，预设值1为D1，预设值2为D2，且D1＜D2；当B＜D1时，总运算处理器按照算法2运算处理探头1的数据；当B>D2时，总运算处理运算器按照算法1运算处理探头1的数据。

该方法可以让无源核子料位计根据工艺流程的需求灵活切换工作模式或者计算方法，实现对容器内物料稳定可靠测量并及在工况突然变化时能够及时响应，反映料位真实变化。

实施方式7：

本实施方式提供了一种料位测量***，本实施方式与实施方式1大致相同，主要区别在于，实施方式1中是一个具有多个辐射测量探头的无源核子料位计，这多个辐射测量探头均与总运算处理器相连；而本实施方式中是多个单探头的无源核子料位计均与一个总运算处理器相连，如图7，本实施方式与实施方式1所能达到的效果基本相同，实施方式1中所涉及的技术特征也可以应用在本实施方式中，此处不做赘述。

另外，本料位测量***中的各个无源核子料位计也可以分别设在同一容器外壁同一方位处，用于采集同一容器内同一方位处物料的辐射信息；设在同一容器外壁不同高度同一方位处，用于采集同一容器内不同高度同一方位处物料的辐射信息；设在同一容器外壁同一高度不同方位处，用于采集同一容器内同一高度不同方位处物料的辐射信息；设在同一容器外壁不同高度不同方位处，用于全方位采集同一容器内不同高度不同方位处物料的辐射信息；设在不同容器外壁，用于采集不同容器内物料的辐射信息；即分别为上述实施方式2、3、4、5、6类似，上述实施方式2、3、4、5、6中所涉及的技术特征也可以应用在本实施方式中，此处不做赘述。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种多探头无源核子料位计，其特征在于，包括总运算处理器、信号输出部件以及多个辐射测量探头，每个辐射测量探头均与总运算处理器相连，总运算处理器与信号输出部件相连；多个辐射测量探头分别用于采集容器内物料的多个辐射信息，并将采集到的多个辐射信息发送给总运算处理器，总运算处理器用于将多个辐射信息按照特定的数学模型运算处理成容器内物料的精确料位或料位相关信息，并将所述精确料位或料位相关信息发送给信号输出部件，所述信号输出部件用于将所述精确料位或料位相关信息输出。

2.根据权利要求1所述的多探头无源核子料位计，其特征在于，所述多个辐射测量探头均位于同一容器外壁同一方位处，用于采集同一容器内同一方位处物料的辐射信息。

3.根据权利要求1所述的多探头无源核子料位计，其特征在于，所述多个辐射测量探头分别位于同一容器外壁不同高度同一方位处，用于采集同一容器内不同高度同一方位处物料的辐射信息。

4.根据权利要求1所述的多探头无源核子料位计，其特征在于，所述多个辐射测量探头分别位于同一容器外壁同一高度不同方位处，用于采集同一容器内同一高度不同方位处物料的辐射信息。

5.根据权利要求1所述的多探头无源核子料位计，其特征在于，所述多个辐射测量探头分别位于同一容器外壁不同高度不同方位处，用于全方位采集同一容器内不同高度不同方位处物料的辐射信息。

6.根据权利要求1所述的多探头无源核子料位计，其特征在于，所述多个辐射测量探头分别位于不同容器外壁，用于采集不同容器内物料的辐射信息。

7.根据权利要求1~6中任意一项所述的多探头无源核子料位计，其特征在于，每个所述辐射测量探头中均设有一个分运算处理器，辐射测量探头先将采集到的辐射信息经过自身设有的分运算处理器的运算处理后，再将处理后的信息发送给所述总运算处理器进行运算处理。

8.根据权利要求1~6中任意一项所述的多探头无源核子料位计，其特征在于，所述多个辐射测量探头均通过有线或无线的方式与所述总运算处理部件相连。

9.根据权利要求1~6中任意一项所述的多探头无源核子料位计，其特征在于，所述总运算处理器还用于分别控制所述多个辐射测量探头的工作电源开关。

10.根据权利要求1~6中任意一项所述的多探头无源核子料位计，其特征在于，所述总运算处理器是一个独立的处理器件，或者是由多个处理器件组成的一个总处理器件，或者是计算机。

11.一种料位测量***，其特征在于，包括总运算处理器、信号输出部件以及多个无源核子料位计，每个无源核子料位计均与总运算处理器相连，总运算处理器与信号输出部件相连；多个无源核子料位计分别用于采集容器内物料的多个辐射信息，并对采集到的辐射信息进行运算处理，然后再将处理后的信息发送给所述总运算处理器，总运算处理器用于将所述处理后的信息按照特定的数学模型运算处理成容器内物料的精确料位或料位相关信息，并将所述精确料位或料位相关信息发送给信号输出部件，所述信号输出部件用于将所述精确料位或料位相关信息输出。