СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ПОЗИЦИОННОГО КОНТРОЛЯ УРОВНЯ Российский патент 1994 года по МПК G01F23/28 

Изобретение относится к способам бесконтактного позиционного контроля уровня жидких и сыпучих сред в технологических емкостях.

Известны способы бесконтактного позиционного контроля уровня жидких и сыпучих сред в технологических емкостях, включающие регистрацию прошедших через контролируемую емкость электромагнитных излучений: светового, радиоволнового и др.

Недостатком этих способов являются существенные ограничения по физическим характеристикам материалов как для стенок контролируемой емкости, так и для среды.

Указанный недостаток в значительной степени устраняется в способе, выбранном в качестве прототипа.

Известен способ бесконтактного позиционного контроля уровня жидких и сыпучих сред в технологических емкостях, включающий регистрацию детектором прошедшего через контролируемую емкость гамма-излучения.

Недостатком прототипа является необходимость использования искусственных радиоактивных нуклидов, обладающих высокой ионизирующей способностью и представляющих определенную опасность для биологических организмов.

Предлагаемый способ направлен на обеспечение биологической безопасности. Реализация способа позволяет отказаться от применения искусственных радионуклидов.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в заявляемом способе бесконтактного позиционного контроля уровня жидких и сыпучих сред в технологических емкостях, включающем регистрацию детектором прошедшего через контролируемую емкость гамма-излучение, детектором регистрируют гамма-излучение, генерируемое естественными радионуклидами естественно распределенными в окружающей контролируемую емкость среде, а позиционный контроль уровня осуществляют, сравнивая зависящие от положения уровня характеристики регистрируемого гамма-излучения с заданным пороговым значением.

Сравнительный анализ совокупности существенных признаков заявляемого способа с прототипом и с другими известными из уровня техники решениями позволяет сделать вывод о следующем.

Поскольку характеристики регистрируемого детектором гамма-излучения, генерируемого естественными радионуклидами, естественно распределенными в окружающей среде, зависят от положения уровня в контролируемой емкости, по изменению этих характеристик можно осуществлять позиционный контроль уровня. Это позволяет отказаться от применения искусственных радионуклидов.

На фиг. 1 представлена структура технических средств, с помощью которых реализуется устройство бесконтактного позиционного контроля уровня жидкости в емкости; на фиг. 2 - зависимость средней частоты следования импульсов на выходе входящего в состав устройства блока детектирования от уровня жидкости в емкости.

Устройство для реализации способа состоит из блока детектирования 1 с детектором 2, экрана 3, выход блока детектирования соединен с входом устройства обработки информации 4, контролируемое вещество 5 находится в емкости 6.

Возможность осуществления изобретения, сущность которого характеризуется указанной совокупностью признаков, подтверждается следующим. Учитывая относительную изотропность пространственного распределения гамма-излучения от естественных радионуклидов естественно распределенных в окружающей среде, при помещении вблизи детектора полубесконечной среды, не содержащей естественных радионуклидов, такая характеристика регистрируемого детектором гамма-излучения, как например, плотность потока гамма-квантов, уменьшится в 2 раза. Это изменение достаточно просто фиксируется в существующих радиоизотопных позиционных уровнемерах. Так, например, часто используемый в качестве позиционного уровнемера радиоизотопный релейный прибор РРП-3 может решать задачу при минимальном перепаде плотности потока гамма-квантов (отношение плотности потока при отсутствии и наличии контролируемой среды, содержащей поглощающий гамма-излучение материал), до 1,1. Естественно, наличие таких факторов, как: конечная толщина стенок технологической емкости и размеры контролируемой среды, а также собственный естественный фон детектора приводят к уменьшению перепада до величины менее 2. Это несколько ограничивает круг решаемых предлагаемым способом задач. Так, например, поскольку средняя энергия гамма-квантов естественного фонового излучения в результате многократного рассеяния в окружающей среде составляет 250-300 кэВ, указанный перепад 1,1 обеспечивается при суммарной толщине стенок технологической емкости 12 мм (по стали).

Реализация способа заключается в последовательном или одновременном выполнении следующих операций:
установление функциональной зависимости между характеристиками регистрируемого детектором гамма-излучения, генерируемого естественными радионуклидами, и положение уровня контролируемой среды в емкости;
определение из полученной зависимости порогового значения характеристики;
установка порогового значения в устройстве;
регистрация детектором прошедшего через контролируемую емкость гамма-излучения от естественных радионуклидов;
сравнение зарегистрированной детектором характеристики гамма-излучения с заданным пороговым значением;
передача результатов сравнения на выходной каскад устройства.

Для реализации способа создана установка (фиг. 1), содержащая сцинтилляционный блок 1 детектирования БПК-12М с детектором 2 (Tl) диаметром 40 и высотой 80 мм, экран из свинца 3, толщиной 10 мм. В качестве электронного устройства обработки информации 4 использовалось известное техническое решение, применяемое в радиоизотопном релейном приборе РРП-3 и содержащее интегратор в виде реверсивного регистра, генератор пороговой частоты, схему сравнения и оконечный каскад, обеспечивающий на выходе релейный сигнал. Устройство обеспечивает позиционный контроль уровня воды 5 в емкости 6, представляющей собой резервуар размером 7000 3000 1500 мм. В случае перекрытия уровнем чувствительной области детектора 2 происходит ослабление водой плотности потока гамма-излучения, генерируемого естественными радионуклидами. Зависимость средней частоты следования импульсов на выходе БПК-12М и соответствующее ее среднеквадратичное отклонение от положения уровня воды в емкости представлены на фиг. 2. Здесь же отмечена частота, соответствующая пороговому значению. Как следует из графика, устройство позволяет производить позиционный контроль уровня в емкости, так как перепад составляет 1,4.

Проверка предложенного способа осуществляется с использованием экспериментальных образцов бесконтактного позиционного уровнемера. Два образца уровнемера, имеющие конструкцию, аналогичную представленной в настоящем описании, размещены на позициях контроля нижнего и верхнего предельных уровней в баке системы охлаждения ВЧ-генераторов и закалочных установок. (56) Шумиловский Н. Н. , Мельцер Л. В. Основы теории устройств автоматического контроля с использованием радиоактивных изотопов. Москва, Изд. АН СССР, 1959.

Изобретение относится к способам бесконтактного позиционного контроля уровня жидких и сыпучих сред в технологических емкостях. Предлагаемый способ направлен на обеспечение биологической безопасности. Реализация способа позволяет отказаться от применения искусственных радионуклидов. Сущность изобретения: детектором регистрируют гамма-излучение, генерируемое естественными радиоактивными нуклидами, естественно распределенными в окружающей контролируемую емкость среде, а позиционный контроль уровня осуществляют, сравнивая зависящие от положения уровня характеристики регистрируемого гамма-излучения с заданным пороговым значением. 2 ил.

СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ПОЗИЦИОННОГО КОНТРОЛЯ УРОВНЯ, при котором устанавливают зависимость регистрируемого детектором потока γ -излучения от степени наполнения резервуара, определяют пороговое значение регистрируемого потока γ -излучения, а о переходе предельного уровня судят по значению регистрируемого потока γ -излучения, большему или меньшему порогового значения, отличающийся тем, что при регистрации используют поток γ -излучения, генерируемый естественными радионуклидами, естественно распределенными в окружающей среде, при этом контроль осуществляют в резервуаре со стенкой, проницаемой для генерируемого естественными радионуклидами потока γ -излучения, а детектор с необращенных к резервуару сторон изолируют поглощающим γ -излучение экраном.