CN115824886A - 一种嵌入式一体化密度检测*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及核辐射检测技术领域，特别是涉及一种嵌入式一体化密度检测***。一种嵌入式一体化密度检测***，具体包括：检测转换模块、信号处理模块和输入输出模块。本发明针对放射性密度计分布式结构的现状，提出了将传统仪表中的信号计算处理功能、接收器的检测功能、电源适配及大量程多接收器合成功能全部集成在接收器测量装置内的一体化接收器测量方案，不仅实现了密度仪表及接收器集成一体，而且解决了远程密度测量的工程技术问题，有效简化了工艺设备的安装和维护强度，降低了生产成本投入，解决了工厂远程及高空密度测量的技术问题，与生产自控***保持一致，安全可靠。

Description

一种嵌入式一体化密度检测***

技术领域

本发明涉及核辐射检测技术领域，IPC分类号为：G01T7/00，特别是涉及一种嵌入式一体化密度检测***。

背景技术

密度检测是流程工艺的常规需求。其基本思路是在流程工艺设备上布置接收器3，仪表安装在远端操作室，构成分布式检测***。目前，在放射性核辐射密度检测领域，绝大多数测量均属于这种分布式的检测方式，但是由于现场环境的差异性，分布式布局并不能完全适应各种工程需要，而且安装复杂，设备成本占比较高。

专利CN201320137298提供了一种核辐射密度接收器3，建立了用于核辐射密度探测的探测桶，并在探测桶中添加探测芯体与光电信号转换处理装置，从结构方面简化了核辐射密度探测装置与探测流程，但是此专利只能将采集到的样本进行提取后进行探测，并不能实时探测流体的密度，同时使用的场景也具有局限性，无法使用于需要场景下的密度实时探测，应用领域较为单一不便捷。

专利CN201410450888提供了一种基于尿素合成塔用放射线物位计标定方法。通过预先设定好合成塔内最高物位与最低物位时刻，γ信号的强度，并将对应的参数进行分析统计，以此当合成塔进行出料同时物位发生变化时，可实时的判定当前的物位范围，但是此专利中需要计算物位的和合成塔的结构较大，因此需要大量的放射性材料测量源，否则会存在测量不准确的情况，但是大容量的测量源将会对物料以及环境与工作人员造成一定的辐射污染，因此此专利也规定了工作人员远离范围，操作工艺较为复杂，不仅没有简化测量流程反而增减了合成塔的整体使用条件。

因此，针对现有的放射性密度计分布式结构中存在的问题，急需推出一种嵌入式一体化密度检测***，通过将密度检测，分析与数据接口模块封装与同一个测量装置中并改进测量装置的结构，实现密度测量的实时性与便捷性，提高密度测量的使用效率。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种嵌入式一体化密度检测***，用于解决现有技术中密度检测***不能完全适应各种工程需要安装复杂且设备成本高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种嵌入式一体化密度检测***，具体包括：检测转换模块、信号处理模块和输入输出模块；其中所述检测转换模块的输出端口与信号处理模块的输入端口连接，信号处理模块的输出端口与输入输出模块的输入端口连接，通过放射源发出γ信号穿过被测介质，所述的检测转换模块接收γ信号的衰减强度，并将衰减强度转换为电信号发送到信号处理模块，所述的信号处理模块对接收的电信号进行数据处理与分析，并通过输入输出模块进行各接口间的数据传送；同时所述的检测转换模块、信号处理模块和输入输出模块封装为一体式密度检测***。

优选的，所述的信号处理模块具有放射源衰减自动补偿功能；所述的放射源衰减自动补偿功能建立了基于测量误差的闭合反馈控制模型进行补偿计算。

优选的，所述检测转换模块包括射线感应体、光电转换单元、高压发生器及窄脉冲信号提取与整形驱动电路；所述射线感应体、光电转换单元、光电转换单元、高压发生器、窄脉冲信号提取、整形驱动电路依次连接。

优选的，所述信号处理模块包括CPU、电源适配单元、电源适配单元、检测器内外部信号合成电路。

优选的，所述输入输出模块包括标准物位信号输出和操作显示接口。

优选的，所述的标准物位信号输出通过建立函数计算表，计算对应物位的浓度与温度的变换；所述的函数计算表内部封装有不同液体浓度变化与温度与的转换公式；所述的函数计算表转换后可进行基于密度计的温度补偿计算。

优选的，所述操作显示接口为多重接口；所述的多重接口包括标准4-20mA物位信号、本地编程器接口、远程编程器接口、+24V电源和报警触电接口。

优选的，所述的密度检测***分正常测量标定模式与高精度测量标定模式；其中所述的正常测量标定模式为一键式标定，通过单独点测量进行快速标定，所述的高精度标定模式为多点标定，所述的多点标定的范围为8-12个标定点。

优选的，所述的密度检测***的安装结构包括竖立管道核子密度计与水平管道核子密度计。

优选的，所述的安装结构中的测量装置包括射源容器1，安装架2与接收器3；其中所述的射源容器1安装于被测介质管道的一侧，并可以自定义放射源材料，所述的接收器3安装于被测介质管道另一侧与射源容器1相对，所述的安装架2固定安装于被测介质管道外圈，并与射源容器1、接收器3分别固定连接。

如上所述，本发明的嵌入式一体化密度检测***，具有以下有益效果：

(1)本发明针对放射性密度计分布式结构的现状，提出了将传统仪表中的信号计算处理功能、接收器3的检测功能、电源适配及大量程多接收器3合成功能全部集成在接收器3测量装置内的一体化接收器3测量方案，不仅实现了密度仪表及接收器3集成一体，而且解决了远程密度测量的工程技术问题，有效简化了工艺设备的安装和维护强度，降低了生产成本投入，解决了工厂远程及高空密度测量的技术问题，与生产自控***保持一致，安全可靠。

(2)本发明建立了基于放射源衰减自动补偿功能，避免放射源在长期使用或外界其他因素干扰所造成的测量不准确的问题，更好的提高了测量的精度与准确性，同时本发明还建立了基于液体浓度变换的温度补偿函数计算表，通过函数计算表的转换合理的进行温度的补偿与监测。

附图说明

图1显示为本发明实施例中公开的发明名称的一种嵌入式一体化密度检测***的接收器3的整体结构示意图；

图2显示为本发明实施例中公开的发明名称的一种嵌入式一体化密度检测***使用状态示意图；

其中各结构分别为：1、射源容器；2、安装架；3、接收器。

具体实施方式

请参阅图1，本发明提供一种嵌入式一体化密度检测***，具体包括：检测转换模块、信号处理模块和输入输出模块；其中所述检测转换模块的输出端口与信号处理模块的输入端口连接，信号处理模块的输出端口与输入输出模块的输入端口连接，通过放射源发出γ信号穿过被测介质，所述的检测转换模块接收γ信号的衰减强度，并将衰减强度转换为电信号发送到信号处理模块，所述的信号处理模块对接收的电信号进行数据处理与分析，并通过输入输出模块进行各接口间的数据传送；同时所述的检测转换模块、信号处理模块和输入输出模块封装为一体式密度检测***。

具体的，本发明所述的嵌入式一体化密度检测***的工作原理为：如图2所示，密度检测***利用放射源释放出的γ射线，穿过被测介质管道及被测介质时，γ射线被放射源材料所吸收衰减，其中物位越高，γ射线被衰减的程度越大，γ射线穿过待测物体到达接收器3就越小，接收器3将接收到的射线转换成电脉冲信号后传送到物位计仪表处理器上，根据脉冲信号强弱，就可以准确计算出容器内相应的物位。适合密封罐体内的高温、高压、强腐蚀性有毒介质的物料测量，对液态、固态粉末状的物料测量有着很好的适用性。

其中，γ射线的吸收遵循指数规律为I＝I₀e-μph，其中I为射线穿过物体的活度，I₀为放射源初始活度，μ为质量吸收系数，p为介质密度，h为射线穿透过的厚度。

在一种实施方式中，所述的信号处理模块具有放射源衰减自动补偿功能；所述的放射源衰减自动补偿功能建立了基于测量误差的闭合反馈控制模型进行补偿计算。

在一种优选的实施方式中，所述的闭合反馈控制模型根据放射源的自然衰减规律建立补偿参数，当采集到放射源衰减的电信号后，对衰减的电信号进行补偿参数计算匹配，并将计算匹配后的补偿参数输出。

在一种实施方式中，所述检测转换模块包括射线感应体、光电转换单元、高压发生器及窄脉冲信号提取与整形驱动电路；所述射线感应体、光电转换单元、光电转换单元、高压发生器、窄脉冲信号提取、整形驱动电路依次连接。

在一种优选的实施方式中，所述的检测转换模块可与电磁流量计配合使用，通过输入体积流量信号，记性质量流量的使用与采集。

在一种实施方式中，所述信号处理模块包括CPU、电源适配单元、电源适配单元、检测器内外部信号合成电路。

在一种实施方式中，所述输入输出模块包括标准物位信号输出和操作显示接口，具体的，将测量的物位信号与相关的转换参数通过操作显示窗口显示，并对应执行相应的控制命令。

在一种实施方式中，所述的标准物位信号输出通过建立函数计算表，计算对应物位的浓度与温度的变换；所述的函数计算表内部封装有不同液体浓度变化与温度与的转换公式；所述的函数计算表转换后可进行基于密度计的温度补偿计算。

在一种实施方式中，所述操作显示接口为多重接口；所述的多重接口包括标准4-20mA物位信号、本地编程器接口、远程编程器接口、+24V电源和报警触电接口。

在一种实施方式中，所述的密度检测***分正常测量标定模式与高精度测量标定模式；其中所述的正常测量标定模式为一键式标定，通过单独点测量进行快速标定，所述的高精度标定模式为多点标定，所述的多点标定的范围为8-12个标定点。

在一种优选的测量方式中，所述的安装结构包括的测量配置可分为密度测量配置，质量流量测量配置，小管道密度测量配置，细弯管道密度测量配置，射源内置测量密度配置，射源内置测量密度配置。

在一种实施方式中，所述的密度检测***的安装结构包括竖立管道核子密度计与水平管道核子密度计。

在一种优选的实施方式中，所述的一体化密度检测***可应用于需要测定的容器或管道内的相关流体，半流体或混合物的密度，浓度，固液比，物位与温度等。

在一种实施方式中，所述的安装结构中的测量装置包括射源容器1，安装架2与接收器3；其中所述的射源容器1安装于被测介质管道的一侧，并可以自定义放射源材料，所述的接收器3安装于被测介质管道另一侧与射源容器1相对，所述的安装架2固定安装于被测介质管道外圈，并与射源容器1、接收器3分别固定连接。

综上所述，本发明针对放射性密度计分布式结构的现状，提出了把仪表的信号计算处理、接收器3的检测功能、电源适配及大量程多接收器3合成功能全部集成在接收器3结构内的一体化接收器3方案，不仅实现了密度仪表及接收器3集成一体，而且解决了十米级大量程连续密度测量的工程技术问题，降低了生产成本投入，与生产自控***保持一致，安全可靠。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

Claims (10)

1.一种嵌入式一体化密度检测***，其特征在于，具体包括：检测转换模块、信号处理模块和输入输出模块；其中所述检测转换模块的输出端口与信号处理模块的输入端口连接，信号处理模块的输出端口与输入输出模块的输入端口连接，通过放射源发出γ信号穿过被测介质，所述的检测转换模块接收γ信号的衰减强度，并将衰减强度转换为电信号发送到信号处理模块，所述的信号处理模块对接收的电信号进行数据处理与分析，并通过输入输出模块进行各接口间的数据传送；同时所述的检测转换模块、信号处理模块和输入输出模块封装为一体式密度检测***。

2.根据权利要求1所述的一种嵌入式一体化密度检测***，其特征在于，所述的信号处理模块具有放射源衰减自动补偿功能；所述的放射源衰减自动补偿功能建立了基于测量误差的闭合反馈控制模型进行补偿计算。

3.根据权利要求1所述的嵌入式一体化密度检测***，其特征在于，所述检测转换模块包括射线感应体、光电转换单元、高压发生器及窄脉冲信号提取与整形驱动电路；所述射线感应体、光电转换单元、光电转换单元、高压发生器、窄脉冲信号提取、整形驱动电路依次连接。

4.根据权利要求1或2所述的嵌入式一体化密度检测***，其特征在于，所述信号处理模块包括CPU、电源适配单元、电源适配单元、检测器内外部信号合成电路。

5.根据权利要求1所述的嵌入式一体化密度检测***，其特征在于，所述输入输出模块包括标准物位信号输出和操作显示接口。

6.根据权利要求5所述的一种嵌入式一体化密度检测***，其特征在于，所述的标准物位信号输出通过建立函数计算表，计算对应物位的浓度与温度的变换；所述的函数计算表内部封装有不同液体浓度变化与温度与的转换公式；所述的函数计算表转换后可进行基于密度计的温度补偿计算。

7.根据权利要求5所述的嵌入式一体化密度检测***，其特征在于，所述操作显示接口为多重接口；所述的多重接口包括标准4-20mA物位信号、本地编程器接口、远程编程器接口、+24V电源和报警触电接口。

8.根据权利要求1所述的嵌入式一体化密度检测***，其特征在于，所述的密度检测***分为正常测量标定模式与高精度测量标定模式；其中所述的正常测量标定模式为一键式标定，通过单独点测量进行快速标定，所述的高精度标定模式为多点标定，所述的多点标定的范围为8-12个标定点。

9.根据权利要求1所述的嵌入式一体化密度检测***，其特征在于，所述的密度检测***的安装结构包括竖立管道核子密度计与水平管道核子密度计。

10.根据权利要求9所述的嵌入式一体化密度检测***，其特征在于，所述的安装结构中的测量装置包括射源容器(1)，安装架(2)与接收器(3)；其中所述的射源容器(1)安装于被测介质管道的一侧，并可以自定义放射源材料，所述的接收器(3)安装于被测介质管道另一侧与射源容器(1)相对，所述的安装架(2)固定安装于被测介质管道外圈，并与射源容器(1)、接收器(3)分别固定连接。

Images