专利名称：一种有关提高无源核子料位计信噪比的方法
—种有关提高无源核子料位计信噪比的方法本发明涉及无源核子料位测量技术领域，具体涉及一种提高无源核子料位计信噪比的方法。 在化工、冶金、煤炭、电力等行业，在输送物料的过程中，经常需要测量料斗、料仓中的料位。现有利用伽玛射线测量物位的方法主要有两种一种是传统的带放射源的核子料位计，如国内专利CN202230393公开的一种自动料位控制装置，其实质是利用左右相互对称的伽马射线柱对料位仓中的料位进行测量；另一种则是不带放射源，利用被测物料和环境的天然的伽玛射线测量物位的无放射源核子料位计，简称无源核子料位计，无源核子料位计使得不用放射源而只是利用被测物料自身的伽玛放射性和被测容器所在环境中的伽玛放射性实现非接触测量物位变得简单有效和可行，使得原本需要使用核子料位计的领域被无源核子料位计取代，大大减少了放射源的使用数量，免去了高昂的放射源管理成本，降低了辐射风险。根据物位测量的报警模式又可分为开关式和连续式两种形式。开关式物位计是指只能分辨物料高度是否达到设定位置、并输出开关量信号的物位计，包括料满报警和料空报警；连续式物位计是指能够分辨出具体的物料高度、并输出一种或多种连续物位信号的物位计。随着测量精度要求变高、报警可靠性要求变高、信噪比比较低、或者希望用较低灵敏度的伽玛探测器实现测量时，就需要提高无源核子料位计的信噪比。国内专利CN200610118890及国内专利为CN201010296383公开的一种无源核子料位测量装置，均是利用加设在探测器外部的辐射屏蔽体屏蔽环境中放射线的影响，降低与料位变化不相干的环境射线，从而提高信噪比，但不能从根本上消除环境射线的变化对测量料位的影响。本发明的目的在于完善现有技术的不足，提供一种全面、简单、易行提高无源核子料位计信噪比的方法。为实现上述目的，设计一种有关提高无源核子料位计信噪比的方法，包括无源核子料位测量装置和计算技术，其特征在于该方法采用参考法，包括以下步骤(a)所述无源核子料位测量装置设有两个伽马射线探测器，一个伽马射线探测器用于监测被测容器内部随料位变化而变化的伽马射线放射强度变化量，另一个伽马射线探测器作为参考伽马射线探测器，监测被测容器外部不随料位变化而变化的环境伽马射线放射强度自身的变化量；(b)将监测被测容器内部伽玛射线探测器测量到的伽玛射线放射性强度变化量扣除参考伽玛射线探测器测量到的环境伽玛射线放射性强度变化量，计算料位变化，消除环境伽玛射线放射性强度自身的变化对监测被测容器内部的伽马射线探测器的影响，提高无源核子料位计信噪比。该方法采用多点平衡计算法替代参考法，不需要增加参考用的伽玛射线探测，适用于在相似测量区域有多个测量点的情况，包括以下步骤(a)将所有测量点测量的伽玛放射性强度数据通过通信接口输入到一个无源核子料位计或一个独立处理单元中；(b)由该无源核子料位计或处理单元计算出环境伽玛射线放射性强度的平均变化量，并通过通信接口输出到所有测量点的无源核子料位计；(c)由各个无源核子料位计扣除此环境伽玛射线放射性强度的平均变化量，计算料位变化，消除环境辐射自身的变化影响，提高无源核子料位计信噪比。该方法采用特征射线法替代参考法，不需要增加参考用的伽玛射线探测，包括以下步骤(a)测量确定被测物料自身伽玛辐射中与环境辐射不同的特征伽玛射线；(b)无源核子料位计从伽玛射线探测器探测到的伽玛射线里识别出该特征射线；(C)仅以此特征伽玛射线的强度变化计算料位变化，滤除环境辐射变化的影响，提高无源核子料位计信噪比。所述参考法中测量被测容器外部环境伽马射线放射强度变化量的参考伽玛射线探测器安装位置和测量方向选择在料位变化时对其测量不产生影响的位置。所述多点平衡计算法中，依据环境辐射自身的变化对各个测量点的影响一致，和测量点比较多时，各个测量点的实际料位同步变化的概率是非常小的特点，计算出各个料位计测量到的伽马射线的同步变化量；根据料位变化引起的伽马射线放射强度变化率和环境伽马射线放射强度的变化率的差异，识别出环境伽马射线放射强度变化。本发明与现有技术相比，将环境伽马射线的变化量列入影响因素参与料位计算，或者利用被测物料的特征射线从根本上消除了环境影响，提高了测量的精确度，提供了参考法、多点平衡计算法及特征射线法三种可依实际测量情况相互替换的方法，消除了环境伽马射线变化量对被测容器内部伽马射线探测器的影响，既增加了用户测量时依实际测量情况的选择性，又可作为检验方法增加数据的可信度。图I为本发明涉及的无源核子料位计内部硬件结构示意图；图2为本发明涉及的无源核子料位计应用示意图；图3为本发明带参考伽玛射线探测器的开关式飞灰料位计的硬件结构示意图；图中I.物料2.被测容器3.伽马射线探测器4.探测器支架结合附图
对本发明作进一步说明，其方法对本专业领域技术人员来说是可以实现的。 本发明提供了 3套可依实际情况互相替换的方法，是基于现有无源核子料位计测量计算方式的改进。
实施例中使用的无源核子料位计如图I所示主要包括(I)伽玛射线探测器，选用NaI闪烁探测器，用于测量被测物料和被测容器所在环境的伽玛射线强度；(2)信号处理�？椋糜诖硭占馁ぢ晟湎咔慷刃藕牛岷先砑菰は壬瓒ǖ目氐惴⒊霰ň藕拧⒔獬ň藕牛蚋菰は热〉玫馁ぢ晟湎咔慷扔肓衔坏墓叵凳涑隽衔恍藕诺牡缱酉呗罚�(3)料位信号输出模块，用于把信号处理�？槭涑龅谋ň藕�、报警解除信号、料位信号输出的电子线路，可以是灯光、声音、I/O 口、继电器、模拟量输出电路、通信接口等；(4)辅助�？椋ò沧爸Ъ堋⒏纳菩旁氡鹊纳湎咂帘巫爸�、电缆接头、天线、用于设定开关点或伽玛射线强度与料位的关系曲线参数的手持设备、用于无源核子料位计之间交换信息的通信设备等；(6)软件，用于控制伽玛探测器，处理伽玛信号并输出报警信号、解除报警信号、或连续料位信号，实现通信或人机对话等等功能的所有相关代码的集合。将本发明提供的方法应用于开关式无源核子飞灰料位计中，测量电除尘器或布袋除尘器灰斗中的料位，所用的电除尘器或布袋除尘器灰斗为倒四棱锥形钢板结构如图2所示、高度5-8米、倾角60度、外部设有20-40cm厚的保温材料和保护保温材料的彩钢板，内 部被测物料是煤粉燃烧后形成的温度在135-450°C的飞灰，鉴于飞灰的温度、黏性和落灰的冲击力，且飞灰有较强的伽玛放射性。在灰斗灰位监测上采用本发明所述的方法是非常理想的，步骤如下假设料满伽玛射线强度N2，料空伽玛射线强度NI，则信噪比a=N2/Nl。( I)传统方法一屏蔽与料位变化不相干的环境射线。加厚开关式飞灰料位计中屏蔽层的厚度，减少除开灵敏方向以外的料位变化不相干的环境射线。假设减少了 n，则新的信噪比al =(N2_n) / (Nl_n)。显然 al>a。(2)传统方法二增强与料位变化相干的环境射线。在被测量的灰斗的外壁上增加伽玛射线屏蔽材料。则可以将料空伽玛射线强度NI减少n。由于灰自身的屏蔽作用和自身的放射性，这样做对N2影响不大。则新的信噪比a2 = N2/(Nl-n)。显然a2>a。(3)消除环境辐射变化的影响(A)在被测点附近安装另外一个参考伽玛射线探测器，该探测器也是料位计的一部分，可以安装在飞灰料位计内部，也可以独立安装在飞灰料位计外部，其测量的环境伽玛射线的变化信息，既可以供其单独使用，也可以给附近的其他飞灰料位计共同使用。具体位置和安装方向应使得其灵敏方向不朝向灰斗，并在其和灰斗之间设置屏蔽装置。参考伽玛射线探测器监测环境辐射的变化n，与开关式飞灰料位计内部的测量灰位变化的伽玛射线探测器同时测量。开关式飞灰料位计内部测量灰位变化的伽玛射线探测器测量到的伽玛辐射变化扣除参考伽玛射线探测器测量到的环境辐射变化，共同计算料位变化，便消除了环境辐射自身的变化的影响。( B )由于除尘器下面灰斗数量比较多，也很集中，很适合用多点平衡计算法消除环境辐射自身的变化。通过通信接口把所有测量点的开关式飞灰料位计测量的伽玛放射性强度数据集中到一个开关式飞灰料位计里；由该开关式飞灰料位计综合判断，计算出环境辐射的变化，并通知所有测量点的开关式飞灰料位计；由各个开关式飞灰料位计扣除此环境辐射的变化量，再计算料位变化，便消除了环境辐射变化的影响。(C)由于飞灰的伽玛辐射比较强，还可以采用特征射线法提高信噪比。开关式飞灰料位计从伽玛射线探测器探测到的伽玛射线里识别出能量为I. 4MeV的特征射线，只以此 能量的特征伽玛射线的强度变化为依据来计算料位变化。就可以虑除环境辐射自身的变化的影响。
权利要求
1.一种有关提高无源核子料位计信噪比的方法，包括无源核子料位测量装置和计算技术，其特征在于该方法采用参考法，包括以下步骤 (a)所述无源核子料位测量装置设有两个伽马射线探测器，一个伽马射线探测器用于监测被测容器内部随料位变化而变化的伽马射线放射强度变化量，另一个增加的伽马射线探测器作为参考伽马射线探测器，监测被测容器外部不随料位变化而变化的环境伽马射线放射强度自身的变化量； (b)将监测被测容器内部伽玛射线探测器测量到的伽玛射线放射性强度变化量扣除参考伽玛射线探测器测量到的环境伽玛射线放射性强度变化量，计算料位变化，消除环境伽玛射线放射性强度自身的变化对监测被测容器内部的伽马射线探测器的影响，提高无源核子料位计信噪比。
2.如权利要求I所述的一种有关提高无源核子料位计信噪比的方法，其特征在于该方法采用多点平衡计算法替代参考法，不需要增加参考用的伽玛射线探测，适用于在相似测量区域有多个测量点的情况，包括以下步骤 Ca)将所有测量点测量的伽玛放射性强度数据通过通信接口输入到一个无源核子料位计或一个独立处理单元中； (b)由该无源核子料位计或处理单元计算出环境伽玛射线放射性强度的平均变化量，并通过通信接口输出到所有测量点的无源核子料位计； (c)由各个无源核子料位计扣除此环境伽玛射线放射性强度的平均变化量，计算料位变化，消除环境辐射自身的变化影响，提高无源核子料位计信噪比。
3.如权利要求I所述的一种有关提高无源核子料位计信噪比的方法，其特征在于该方法采用特征射线法替代参考法，不需要增加参考用的伽玛射线探测，包括以下步骤 (a)测量确定被测物料自身伽玛辐射中与环境辐射不同的特征伽玛射线； (b)无源核子料位计从伽玛射线探测器探测到的伽玛射线里识别出该特征射线； (c)仅以此特征伽玛射线的强度变化计算料位变化，滤除环境辐射变化的影响，提高无源核子料位计信噪比。
4.如权利要求I所述的一种有关提高无源核子料位计信噪比的方法，其特征在于所述参考法中测量被测容器外部环境伽马射线放射强度变化量的参考伽玛射线探测器安装位置和测量方向选择在料位变化时对其测量不产生影响的位置。
5.如权利要求2所述的一种有关提高无源核子料位计信噪比的方法，其特征在于所述多点平衡计算法中，依据环境辐射自身的变化对各个测量点的影响一致，和测量点比较多时，各个测量点的实际料位同步变化的概率是非常小的特点，计算出各个料位计测量到的伽马射线的同步变化量；根据料位变化引起的伽马射线放射强度变化率和环境伽马射线放射强度的变化率的差异，识别出环境伽马射线放射强度变化。
全文摘要
本发明涉及无源核子料位测量技术领域，具体涉及一种提高无源核子料位计信噪比的方法，包括无源核子料位测量装置和计算技术，参考法步骤(a)无源核子料位测量装置设有两个伽马射线探测器，一个监测被测容器内部伽马射线放射强度变化量，另一个监测被测容器外部环境伽马射线放射强度的变化量；(b)被测容器内部伽玛射线放射性强度变化量扣除环境伽玛射线放射性强度变化量，消除环境伽玛射线影响，提高信噪比。本发明将环境伽玛射线的变化量列入影响因素，并加以消除，提高了测量的精确度，提供了三种可相互替换的方法，消除了环境伽马射线对测量被测容器内部料位的伽马射线探测器的影响，既增加了选择性，又可用作检验增加数据的可信度。
文档编号G01F23/288GK102706409SQ20121020204
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者朱敏娟, 郭云昌 申请人:朱敏娟, 郭云昌
专业数控铣床产品供应商
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