用于測量容器內產品的料位的核料位感測測量儀利用以串行方式布置的多個閃爍體(14/16)。核輻射的輻射源(S)鄰近于所述容器定位，以及可為一個或多個閃爍光纖的光纖束或閃爍晶體的閃爍體鄰近于所述容器、相對于核輻射的輻射源以串行的方式布置，這樣穿過所述容器的所述核輻射可撞擊到所述光纖束上。光導(18)承載由所述閃爍體發射的光子(所述光子指示穿過所述容器的輻射)到達共同的光電倍增管(12)。所述光電倍增管(12)和電子器件(10)連接，所述電子器件(10)將來自PMT的光子計數轉化為所述容器內輻射吸收產品的料位的度量。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利說明】
技術介紹
在許多工業環境中，有必要探測在存儲箱或存儲器內產品的料位(level)。料位傳感器通常附連到存儲箱或存儲容器上并且和電連接至位于控制間或其他中心位置處的遠程測量儀，在控制間或其他中心位置處技術員或控制系統可以監測容存儲器的狀態以進行適合的過程控制。人們已經開發了用于料位感測的各種技術。這些技術包括各種使用浮球或墜重的接觸感測技術以及各種諸如反映來自各器內廣品表面的電磁福射或超聲福射以確定廣品高度的非接觸技術。在一些應用中，將傳感器遠離產品尤其重要。例如，在將要感測鋼或礦石的熱熔物的料位的鑄造廠里，將料位傳感器和所述熱熔物保持安全距離尤其重要。在這些應用中，要使用核料位感測測量儀。在核料位感測測量儀內，核輻射的輻射源位于將要進行料位感測的容器的一側上。核輻射探測器置于所述容器的相反側上。從輻射源發射的輻射為寬的一般而言垂直分散的光束形狀，所述光束指向所述容器的內部。容器內的產品充分地吸收與其撞擊的輻射。但是，如果容器沒有裝滿產品，來自輻射源的輻射光束的一些部分穿過容器并且從與輻射源相對的容器一側逸出，然后輻照所述輻射探測器。因為容器內的產品充分吸收了與其撞擊的輻射，由此減少穿過容器的輻射光束量，激發所述輻射探測器的輻射量與容器內的產品數量成反比。因而，由所述輻射探測器探測到的輻射量與最大和最小值相比較以生成容器內產品量的度量。圖1示出典型現有技術的核料位感測測量儀，其中所述核探測器基于閃爍晶體。當暴露于來自輻射源S的核輻射下時，細長的閃爍晶體14產生光線的光子。生成的光子數和撞擊在晶體上的輻射量相關。為了探測穿過容器的輻射，所述閃爍晶體14置于容器的與輻射源相對的一側上，所述晶體的長度通常垂直取向。用作光探測器的光電倍增管12和所述晶體的末端耦合并且探測從所述閃爍晶體發射的光線光子，然后從其生成被電子器件10放大的信號，所述電子器件10生成指示撞擊到所述晶體上的輻射量的輸出，由此指示容器內的產品料位。這種傳感器在美國專利3，884，288,4, 481，595,4, 651，800,4, 735，253、4，739，819 和 5，564，487 中有所論述。美國專利6，198，103中公開了對傳統核測量儀的改進，該專利由本申請的受讓人申請。參見附圖2A和2B，美國專利申請6，198，103公開了核料位感測測量儀，所述核料位感測測量儀利用一個或更多閃爍光纖束作為輻射探測器，代替閃爍晶體。在附圖2A的變型中，光纖直接和光電倍增管12耦合，但在附圖2B的變型中，光纖通過光導18和PMT 12耦合，所述光導18允許PMT和放大電子器件10與所述光纖束16遠距離放置。和使用閃爍晶體的已知測量儀相比，利用閃爍光纖導致成本、性能、使用簡易性、尺寸以及敏感性配置的大幅度改善。具體的，和閃爍晶體相比，閃爍光纖很輕，能夠卷繞運輸并且容易剪切到希望的長度。閃爍光纖可以輕易地彎曲以和特定容器的曲率匹配，但是晶體很硬并且難以適應生產。并且，閃爍光纖比晶體有更好的內部反射特性，這就意味著光纖閃爍傳感器可比晶體閃爍傳感器以更少損失做得更長。最后，一個或更多光纖束比對應的晶體實質上有更少的熱容量，這就意味著光纖束更易冷卻。遺憾的是，在以較長的長度生產時，晶體和光纖都會顯示出光強度損失。圖3示出根據來自穿過媒介的閃光源的行程距離的光強度的衰減，并且媒介的“衰減長度”L(i/e)的定義為，在所述光強度減少到其初始強度的Ι/e前，光線能夠通過媒介傳輸的距離。光纖束通常有2.5米的“衰減長度”。從附圖3的光強度相對于行程距離的曲線可看出，光損失在比衰減長度更長的距離上相對嚴重并且是它非線性的。但是，光纖束和晶體在商業上以較長的長度使用，晶體達到10英尺，光纖束達到12英尺或更長。因為生產更長尺寸的棒很困難，所以晶體實際上限制到大約10英尺。光纖在實踐上不受到生產約束的限制，但是受到用于制造光纖的聚苯乙烯媒介衰減長度的約束。面臨閃爍晶體的限制長度問題的工程師制造了利用多個晶體以感測料位的串行設備。圖4顯示了典型現有技術的這種布置，其中多個閃爍晶體14以串行的方式鄰近于容器相對于光源S定位，每個晶體激發光電倍增管12，所述光電倍增管12和電子放大器10耦合。然后各個放大器的輸出和求和電子器件20耦合。每個晶體的長度比其衰減長度要小，但串行定位的晶體的總體長度Lt實質上可比衰減長度大。圖5顯示所述晶體14的可替代的串行布置，所述串行布置已經在人們希望移動光電倍增管12遠離所述晶體14的安裝中使用；在這個實施例中，光導18將自每個晶體14的光線耦合到每個PMT 12。如附圖4所示，所述晶體大致切割到比衰減長度小的長度，但是其總體長度Lt可顯著更長。遺憾的是，由于PMT 12和電子器件10的重復和要求使用求和電子器件20，附圖4和5所示的方案受到高復雜度和高成本的困擾，致使這種形式的測量儀在很多環境下與單個光纖束相比不具競爭力；但是，正如已經提到的，光纖束會遭遇較長長度的衰減損失。由此可見，有必要改進閃爍核料位感測測量儀以解決現有產品的缺陷。
技術實現思路
根據本專利技術，上述需求得以解決，本專利技術提供了新的和改進的核測量儀，所述核測量儀不受閃爍體的衰減長度限制還能免除過高復雜度或過高成本的困擾。根據本專利技術的原理，核料位感測測量儀利用多個閃爍體，所述閃爍體以串行的方式鄰近于容器中的產品、相對于核輻射源定位，并且利用光導將來自那些閃爍體的光線耦合至共同的光傳感器，這樣所述共同的光傳感器探測在兩個以上閃爍體內產生的光線。在閃爍體內產生的光子數由此通過單個的共同光傳感器測量，產生容器內的輻射吸收產品的料位的度量，而降低了如在現有技術中使用多個閃爍體的多個光電倍增管和放大電子器件的成本和復雜程度。如具體實施例描述的，所述閃爍體包括閃爍光纖束(例如在I英寸直徑的束中的300根光纖)或閃爍晶體。在兩個例子中，每個閃爍體可能限制為衰減長度以下，例如長度小于約4英尺。所述光傳感器可為光電倍增管，或在高輻射應用中，所述光傳感器可為光電二極管陣列。參見附圖和【附圖說明】，本專利技術的目的和優勢進一步顯現。【附圖說明】圖1示出現有技術使用閃爍晶體的核料位感測測量儀；圖2A示出現有技術使用閃爍光纖束的核料位感測測量儀，以及圖2B示出使用光導的這種測量儀的可替代變型；圖3示出根據光源的距離的穿過媒介的光強度的衰減，以及“衰減長度”L(i/e)的定義;圖4示出現有技術使用多個以串行方式布置的閃爍晶體的核料位感測測量儀；圖5示出現有技術使用多個以串行方式布置的閃爍晶體以及用于將來自晶體的光子傳送到遠程PMT和電子器件的光導的核料位感測測量儀；以及[0當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于測量容器內產品的料位的核料位感測測量儀，包括：a.核輻射的輻射源，所述輻射源定位于鄰近于所述容器內的所述產品；b.多個閃爍體，所述多個閃爍體以串行的方式定位于鄰近于所述容器內的所述產品、相對于核輻射的所述輻射源，這樣來自所述輻射源的核輻射撞擊到一個或多個所述閃爍體，并且使得一個或多個所述閃爍體產生閃爍光；c.電路，所述電路檢測所述閃爍光并且包括共同的光傳感器；以及d.相應的光導，每個光導耦合在相應的閃爍體和所述光傳感器之間，將在兩個以上的所述閃爍體內產生的所述閃爍光傳送到所述共同光傳感器；由此在閃爍體內產生的光子數由共同的光傳感器測量并代表所述容器內輻射吸收產品的料位。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：博納旺蒂爾·卡希爾，托馬斯·尼尼麥斯，
申請(專利權)人：VEGA美洲公司，
類型：發明
國別省市：美國;US
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