Способ и устройство для оценки теплотворной способности Российский патент 2017 года по МПК G01N33/22 G01N33/46 G01N23/87 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для оценки теплотворной способности биоматериала путем автоматизированной процедуры. Данное изобретение особенно полезно для измерения теплотворной способности видов биотоплива, таких как древесная щепа и каменный уголь.

Предпосылки создания изобретения

Биоматериалы и, в частности, виды топлива, получаемые из биомассы, обычно применяют в процессах горения для вырабатывания тепла и энергии. Одним из наиболее важных видов топлива, получаемого из биомассы, является древесина. Тем не менее, другие виды топлива, получаемого из биомассы, вырабатывают другое количество тепла и другое количество и тип продуктов горения. Большие отклонения также существуют применительно к разным типам и сортам древесины. Это усложняет эффективное управление процессом горения или воспламенения.

Таким образом, возможность оценки теплотворной способности биоматериала часто имеет большую важность. Например, в биоэнергетических системах, включая системы сжигания, очень важно оценивать теплотворную способность материала, подаваемого в биоэнергетическую систему, для того, чтобы более точно управлять процессом горения и улучшить его эффективность. Теплотворная способность обычно различается у разных типов биоматериалов, а также различается в пределах одного и того же типа. Например, однотипные биоматериалы могут обладать разным содержанием влаги, разными свойствами золы и т.д. Например, в древесине это может зависеть от разнообразных факторов, включая тип дерева или кустарника, часть дерева или кустарника (кора, древесина, листья) и т.д.

На протяжении нескольких лет было предложено много способов оценки теплотворной способности разных материалов. Например, US 7690268 раскрывает способ оценки теплотворной способности текущего материала. Тем не менее, этот способ может быть применен лишь к одному предопределенному материалу, для которого заранее известна теплота сгорания. Таким образом, этот способ не может быть использован при одновременном использовании многих различных материалов. Подобным образом, способ, раскрытый в US 3934139, также относится к оценке теплотворной способности для одного определенного материала, а также требует определения плотности материала. Способ, раскрытый в EP 0718553 определяет содержание влаги в материале и предполагает, что взаимосвязано с теплотворной способностью. Несмотря на то, что это предположение может быть верным для некоторых материалов, оно в общем является недействительным, что усложняет применение способа в системах, использующих различные биоматериалы. Кроме этого, общие проблемы, связанные с подобными известными способами, заключаются в том, что устройства являются большими и дорогостоящими, что выполнение способов является относительно длительным и утомительным и/или что результаты являются неточными и ненадежными.

Следовательно, существует потребность в быстром и надежном способе оценки теплотворной способности биоматериала и, в частности, в способе, который также может быть применен при работе с различными биоматериалами.

Краткое изложение сущности изобретения

Следовательно, цель настоящего изобретения заключается в предоставлении улучшенного способа и устройства для оценки теплотворной способности биоматериала, предпочтительно в ходе автоматизированного процесса, устраняющих или по меньшей мере уменьшающих вышеописанные проблемы известного уровня техники.

Данная цель достигается с помощью изобретения, как описано в прилагаемой формуле изобретения.

Согласно первому аспекту изобретения предоставлен способ оценки теплотворной способности биоматериала, включающий:

корреляцию величины излучения, пропущенного через несколько разных эталонных материалов, при этом указанное излучение является электромагнитным излучением по меньшей мере двух энергетических уровней с теплотворными способностями указанных эталонных материалов, полученными путем калориметрических измерений;

облучение биоматериала электромагнитным излучением указанных по меньшей мере двух различных энергетических уровней;

измерение количества излучения, пропущенного через указанный биоматериал на указанных энергетических уровнях;

определение, для каждого энергетического уровня, величины пропускания через биоматериал на основании излучения, проходящего через указанный биоматериал; и

определение, на основании указанных определенных величин пропускания и указанной корреляции, оценочной величины теплотворной способности указанного биоматериала.

Настоящее изобретение основано на неожиданном открытии, заключающемся в том, что величины пропускания могут быть коррелированы непосредственно к теплотворной способности, без необходимости в определении типа используемого биоматериала, содержания влаги, содержания золы, плотности и т.д. Было обнаружено, что эта корреляция по существу не зависит от этих параметров. Благодаря этой прямой корреляции получен значительно упрощенный и более эффективный способ оценки теплотворной способности.

Термин "теплотворная способность" используется здесь для обозначения эффективной энергии, получаемой при сгорании, в джоулях или килокалориях, на единицу массы биоматериала. Теплотворная способность также может быть обозначена термином "теплота сгорания". Способ согласно настоящему изобретению может быть использован для оценки совокупной теплоты сгорания, обычно обозначаемой как высокая теплотворная способность, или чистой теплоты сгорания, обычно обозначаемой как низкая теплотворная способность. Разница между этими двумя теплотворными способностями заключается в том, что чистая теплота сгорания не включает энергию для конденсации выработанного водяного пара.

Настоящее изобретение в частности применимо для оценки теплотворной способности древесной щепы, но оно также может быть использовано для других форм древесины, а также для других типов биоматериала, таких как другие типы топлива, получаемого из биомассы, каменный уголь и т.д. Изобретение в частности применимо к биоматериалу в жидкой или разделенной форме и предпочтительно, в форме щепы. Тем не менее, изобретение также применимо для других типов биоматериала.

Способ согласно настоящему изобретению использует облучение двух или более различных энергетических уровней и определяет теплотворную способность материала, прямо или опосредованно, по измеренной энергии пропускания, т.е. количеству излучения каждой длины волны, поглощенной материалом. Различные типы материала, такие как разные сорта древесины, обладают разным коэффициентом поглощения. Тем не менее, новаторская система компенсирует это очень эффективным образом, применяя корреляцию к теплотворным способностям эталонных материалов, полученных путем калориметрических измерений.

Способ/устройство согласно настоящему изобретению очень хорошо подходит для применения в измерениях в режиме реального времени вдоль конвейерных линий, по которым транспортируют материал, в трубопроводах и т.д. Например, это является возможным, поскольку настоящее изобретение может быть применено для различной и изменяющейся высоты и формы биоматериала. Тем не менее, оно также очень хорошо подходит для измерения образцов материала, расположенных в контейнерах для образцов, например для испытания образцов в перерабатывающих отраслях промышленности, при измерениях в эксплуатационных условиях и т.д. Настоящее изобретение может быть использовано в полностью или частично автоматизированных процессах и требует очень ограниченного взаимодействия с оператором или не требует его вообще.

Эталонные результаты измерений для получения корреляции, предпочтительно собирают путем измерения пропускания электромагнитного излучения по меньшей мере двух различных энергетических уровней через множество разных типов материалов, и путем измерения теплотворной способности указанных материалов с помощью обычного способа. Типы материалов могут представлять собой, например, различные сорта древесины, такие как береза, ель, сосна, дуб и ольха, а также каменный уголь и другие виды биотоплива. Поскольку корреляцию необходимо устанавливать лишь при установке в исходное положение и затем ее можно использовать повторно, нет особенной необходимости в ускоренных процессах в ходе этих эталонных измерений.

Благодаря эффективной оценке теплотворной способности возможно управлять процессом горения/воспламенения в зависимости от теплотворной способности для получения более эффективного горения/воспламенения.

Настоящее изобретение может быть использовано в полностью или частично автоматизированных процессах и требует очень ограниченного взаимодействия с оператором или не требует его вообще. Отправка информации касательно теплотворной способности в систему управления и применение указанной информации для управления последующим процессом также могут быть автоматизированы. При использовании в системе поточной обработки, таким образом можно управлять последующим процессом на основании указанной информации. Тем не менее, также возможно сохранять информацию для дальнейшего использования в сочетании с определенным образцом или партией биоматериала.

Калориметрическое измерение для определения теплотворных способностей указанных эталонных материалов предпочтительно представляет собой измерение с помощью адиабатического калориметра с бомбой. Наиболее предпочтительно, измерение с помощью адиабатического калориметра с бомбой выполняют согласно международному стандарту ISO 1928:1995.

Определение оценочной теплотворной способности предпочтительно включает этапы:

определения частного между оценочными величинами пропускания на основании указанных величин пропускания двух указанных по меньшей мере двух энергетических уровней, для каждой комбинации указанных по меньшей мере двух энергетических уровней;

умножения каждого частного на коэффициент для каждого частного; и

сложения указанных частных, умноженных на указанные коэффициенты,

где указанные коэффициенты определены с помощью указанной корреляции.

Таким образом, теплотворную способность рассчитывают на основании частного между двумя или более измерениями разных энергетических уровней, в виде:

K в данном случае представляет собой частное между измерениями на разных энергетических уровнях. Таким образом, при использовании двух энергетических уровней получают одно K. При использовании трех энергетических уровней получают три K. При использовании четырех энергетических уровней получают шесть K и т.д. При использовании трех энергетических уровней три K будут представлять собой: K1=R1/R2, K2=R2/R3 и K3=R1/R3.

Таким образом, при использовании лишь двух энергетических уровней теплотворная способность может быть рассчитана как W=a*K1, и при использовании трех энергетических уровней - как W=a*K1+b*K2+c*K3, и при использовании четырех энергетических уровней - как W=a*K1+b*K2+c*K3+d*K4+e*K5+f*K6.

Коэффициенты, обозначенные выше как a-f, определены в ходе вышеописанной корреляции на основании эталонных измерений. Корреляция между теплотворной способностью и величинами пропускания является неожиданно хорошей даже при использовании лишь двух энергетических уровней, но она дополнительно улучшается при использовании трех или более энергетических уровней. Предпочтительно, используются три отличающихся энергетических уровня.

Предпочтительно, оценочные величины пропускания в указанных частных представляют собой логарифмические частные откалиброванных эталонных величин пропускания на энергетическом уровне и величин пропускания через биоматериал на том же энергетическом уровне. Таким образом, Rx=Ln(N0x/Nx). Наиболее предпочтительно, частные между указанными оценочными величинами пропускания представляют собой K-величины, при этом указанные K-величины рассчитывают как:

где N0A, N0B представляют собой откалиброванные эталонные величины пропускания на двух энергетических уровнях A и B, и NA, NB представляют собой величины пропускания через биоматериал на указанных энергетических уровнях.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что корреляция между K-величиной/величинами и теплотворной способностью/теплотворными способностями является относительно линейной для многих типов биоматериала, в частности для многих сортов древесины, и соответственно, относительно мало специфических величин из эталонных измерений по-прежнему могут быть использованы для предоставления точных оценок широкого диапазона теплотворных способностей в образце материала.

Количество излучения, пропущенного через образец биоматериала на двух энергетических уровнях, предпочтительно определяют относительно калибровочной эталонной величины. Калибровочная эталонная величина может быть определена, например, путем измерения пропускания излучения через эталонный материал с предопределенной толщиной, предпочтительно осуществляемого непосредственно перед и/или после каждого измерения через биоматериал, при этом эталонный материал, например, представляет собой алюминий. Таким образом, обеспечивают постоянное наличие достаточной калибровки.

Биоматериал предпочтительно транспортируют на конвейерной линии, при этом биоматериал облучают электромагнитным излучением по меньшей мере двух разных энергетических уровней в плоскости, по существу перпендикулярной направлению движения указанной конвейерной линии. Таким образом, количество излучения, пропущенного через указанный биоматериал на указанных двух энергетических уровнях, предпочтительно определяют для множества траекторий излучения, проникающих сквозь указанный биоматериал в плоскости, по существу перпендикулярной направлению движения указанной конвейерной линии.

По меньшей мере два разных энергетических уровня предпочтительно имеют длину волны рентгеновского излучения. Кроме этого, излучение обоих указанных энергетических уровней предпочтительно испускается одним источником излучения, работающим в диапазоне энергий, пиковое напряжение которого составляет 20-150 кВп. В данном описании кВп (пиковое напряжение) в киловольтах обозначает максимальное напряжение, применяемое в рентгеновской трубке. Оно определяет кинетическую энергию электронов, ускоренных в рентгеновской трубке, и пиковую энергию рентгеновского спектра излучения. Фактическое напряжение в трубке может колебаться.

Облучение образца биоматериала электромагнитным излучением по меньшей мере двух разных энергетических уровней предпочтительно содержит первое облучение первым энергетическим уровнем и последующее второе облучение вторым энергетическим уровнем. В качестве альтернативы, источник излучения может содержать две или несколько отдельных излучающих трубок, расположенных бок-о-бок, облучающих одновременно или последовательно. Предпочтительно, излучение с другой длиной волны проходит перпендикулярно материалу и его измеряют по существу вдоль той же траектории.

Согласно второму аспекту изобретения предоставлено устройство для оценки теплотворной способности биоматериала, содержащее следующие элементы:

источник излучения для облучения биоматериала электромагнитным излучением по меньшей мере двух разных энергетических уровней;

устройство обнаружения для приема электромагнитного излучения, пропущенного через указанный биоматериал, для определения, для каждого энергетического уровня, величины пропускания через биоматериал;

устройство управления, размещенное для коррелирования количества излучения, пропущенного через несколько различных эталонных материалов, при этом указанное излучение является электромагнитным излучением по меньшей мере двух энергетических уровней с теплотворными способностями указанных эталонных материалов, полученных путем калориметрических измерений, и для определения на основании указанных определенных величин пропускания и указанной корреляции оценочной величины теплотворной способности указанного биоматериала.

Эти и другие аспекты изобретения станут очевидны и будут освещены со ссылкой на варианты осуществления, описанные далее.

Краткое описание графических материалов

Для примера, изобретение будет подробно описано далее, со ссылкой на варианты его осуществления, изображенные на сопроводительных графических материалах, где:

на фиг.1 показано схематическое изображение измерительного устройства для оценки теплотворной способности биоматериала, транспортируемого по конвейерной ленте; и

на фиг.2a-b показано схематическое изображение варианта осуществления изобретения, где измеряемый материал расположен в контейнере для образца, где на фиг.2a показан схематический вид сверху измерительного устройства и на фиг.2b показан упрощенный вид сбоку устройства по фиг.2a, где некоторые компоненты устройства, изображенного на фиг.2a, не показаны для улучшения ясности; и

на фиг.3 показан график, демонстрирующий корреляцию между теплотворными способностями, оцененными на основании K-величин, и теплотворными способностями, измеренными адиабатическим калориметром с бомбой, для нескольких различных биоматериалов.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

На фиг.1 показано схематическое изображение варианта осуществления измерительного устройства 100 для оценки теплотворной способности биоматериала 102, транспортируемого по конвейерной ленте 103. Биоматериал 102 обычно может представлять собой древесную щепу или другие виды топлива, получаемого из биомассы.

Если высота и свойства материала варьируются, предпочтительно сканировать весь материал, перемещаемый мимо измерительного устройства. Если с течением времени не происходит существенных изменений высоты и свойств материала, может быть достаточно выполнять сканирование в одной точке или целевой области.

Для сканирования по существу всего материала измерительное устройство содержит источник 104 излучения, приспособленный для облучения целевой области 105, проходящей по ширине конвейерной ленты. Источник 104 излучения приспособлен для предоставления излучения по меньшей мере двух разных энергетических уровней/длин волн. Предпочтительно, источник излучения представляет собой рентгеновскую трубку для предоставления рентгеновского излучения двух или более разных длин волн. Предпочтительно, рентгеновская трубка работает в диапазоне 20-150 кВп. Выходящее излучение из источника излучения предпочтительно направлено к целевой области через коллиматор и линзу (не изображены). Источником 104 излучения управляют посредством устройства 106 управления.

В качестве альтернативы, источник 104 излучения может содержать две или несколько отдельных излучающих трубок, расположенных бок-о-бок, где источники излучения, расположенные бок-о-бок, излучают разные длины волн одновременно или последовательно. Тем не менее, предпочтительно излучение с другой длиной волны проходит перпендикулярно материалу и его измеряют по существу вдоль той же траектории. Когда излучение двух (или более) длин волн испускается одновременно из источника излучения, интенсивность двух сигналов предпочтительно необходимо измерять по отдельности. На это можно непосредственно воздействовать, принимая меры, чтобы определенные части устройства обнаружения путем фильтрации измеряли лишь излучения, обладающие определенным энергетическим уровнем, в то время как другие части измеряли другие энергетические уровни. На это также можно воздействовать последующей обработкой сигналов, позволяя разделять наложенные сигналы.

На противоположной стороне целевой области 105 расположено устройство 107 обнаружения для приема излучения, пропущенного через материал, расположенный в целевой области 105. Устройство обнаружения предпочтительно представляет собой полупроводниковое устройство обнаружения, содержащее линейный массив областей 107a-c полупроводникового устройства обнаружения, распределенных по ширине конвейерной ленты. Количество областей устройства обнаружения может варьироваться из-за ожидаемых изменений содержания золы в материале и т.д. Устройство 107 обнаружения присоединено к управляющему устройству 108 с процессором, например к обычному персональному компьютеру. Управляющее устройство получает данные об обнаружении от устройства обнаружения через подходящий интерфейс, например, через порт USB.

При эксплуатации, источник 104 излучения облучает материал в целевой области 105 электромагнитным излучением по меньшей мере двух разных энергетических уровней. Это можно достичь путем последовательного облучения материала излучением первой длины волны и излучением второй длины волны, т.е. источник излучения изначально испускает лучи, обладающие одной длиной волны, и затем, изменяя напряжение в излучающей трубке, обладающие другой длиной волны.

Для каждого энергетического уровень количество излучения, пропущенного через материал, расположенный в целевой области 105, измеряют на противоположной стороне целевой области 105 областями 107a-c устройства обнаружения, где каждая область 107a-c устройства обнаружения принимает излучение, проникшее в материал 102 вдоль отличающейся траектории 109a-c излучения.

Для получения эталонной величины для калибровки предпочтительно измерить калибровочный материал. Это можно достичь, например, путем измерения при отсутствии какого-либо биоматериала. Таким образом, в данном случае калибровочное измерение получают, используя воздух в качестве калибровочного материала. В качестве альтернативы, биоматериал может быть заменен калибровочным материалом с известными свойствами, таким как алюминий. Калибровочные измерения могут быть получены перед измерением биоматериала, при установке в исходное положение или повторно в ходе процесса. В качестве альтернативы, калибровочные измерения могут быть получены путем перемещения источника 104 излучения и устройства 107 обнаружения в место, расположенное рядом с конвейерной лентой, так что излучение проходит лишь через воздух на своем пути от источника излучения к устройству обнаружения. Также возможно использовать дополнительные источники излучения и устройства обнаружения, расположенные на одной или на обеих сторонах конвейерной ленты.

На основании этих калибровочных измерений, калибровочные величины определяют как:

где N₀₁ и N₀₂ представляют собой калибровочные величины для энергетического уровня 1 и 2, соответственно, N_Air1 и N_Air2 представляют собой обнаруженные величины пропускания после прохождения через известное расстояние в воздухе, μ, представляет собой известный коэффициент ослабления для воздуха (см^-1) их представляет собой известное расстояние в воздухе (см), разделяющее источник излучения и устройство обнаружения.

K-величину для материала определяют для излучения, полученного каждой областью 107a-c устройства обнаружения. К-величину рассчитывают как:

,

где N₀₁, N₀₂ представляют собой откалиброванные эталонные величины пропускания на двух энергетических уровнях и N₁, N₂ представляют собой величины пропускания через биоматериал на энергетических уровнях.

Затем определяют корреляцию между теплотворными способностями и количествами излучения, пропущенного через биоматериал. Это определяют на основании эталонных измерений нескольких различных эталонных материалов.

Эталонные измерения предпочтительно выполнены в виде калориметрических измерений стандартного типа и предпочтительно используется калориметрическое измерение с помощью адиабатического калориметра с бомбой. Наиболее предпочтительно, измерение с помощью адиабатического калориметра с бомбой выполняют согласно международному стандарту ISO 1928:1995.

Корреляцию между теплотворными способностями эталонных измерений и величинами пропускания предпочтительно выполняют путем корреляции к вышеописанным K-величинам. Предпочтительно, теплотворную способность рассчитывают на основании частного между двумя или более измерениями разных энергетических уровней, в виде:

где K представляет собой частные между каждой комбинацией измерений на разных энергетических уровнях. Таким образом, при использовании двух энергетических уровней получают одно K. При использовании трех энергетических уровней получают три K. При использовании четырех энергетических уровней получают шесть K и т.д. При использовании трех энергетических уровней три K будут представлять собой: K1=R1/R2, K2=R2/R3 и K3=R1/R3. Таким образом, при использовании лишь двух энергетических уровней теплотворная способность может быть рассчитана как W=a*K1, и при использовании трех энергетических уровней - как W=a*K1+b*K2+c*K3, и при использовании четырех энергетических уровней - как W=a*K1+b*K2+c*K3+d*K4+e*K5+f*K6. Коэффициенты, обозначенные выше как "а-f", определяют и оптимизируют математическим способом для предоставления корреляции между эталонными измерениями и тепловой энергией, как оценено на основании измерений пропускания. Таким образом, K-величины могут быть использованы в линейном или полиномиальном представлении соответствия между K-величиной и теплотворной способностью, и это соотношение затем может быть использовано для оценки теплотворной способности на основании измеренных и рассчитанных K-величин образца материала.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что можно достичь хорошей аппроксимации теплотворных способностей и хорошей корреляции между эталонными измерениями и оценкой на основании измерений пропускания. На фиг.3 показан график, изображающий теплотворные способности, оцененные на основании K-величин, на одной оси и теплотворные способности, измеренные эталонными измерениями в адиабатическом калориметре с бомбой, на другой оси, для нескольких разных биоматериалов. В данном случае были выполнены измерения пропускания на трех разных энергетических уровнях, но уже с двумя энергетическими уровнями можно достичь относительно хорошей корреляции. Как можно определить по фиг.3, измерения пропускания позволяют рассчитать хорошую аппроксимацию действительной теплотворной способности, что позволяет осуществлять быструю и экономичную оценку теплотворных способностей, что может быть использовано, например, в непрерывных измерениях в системе поточной обработки и т.п.

Оценочные теплотворные способности могут быть использованы управляющим устройством 108 или другими управляющими устройствами для эффективного управления, например, процессом горения или воспламенения.

На фиг.2a-b схематически показан альтернативный вариант осуществления измерительного устройства согласно изобретению. Измерительное устройство 100 содержит источник 104 излучения для облучения целевой области по меньшей мере двумя энергетическими уровнями/длинами волны. Предпочтительно, источник излучения представляет собой рентгеновскую трубку для предоставления рентгеновского излучения двух или более разных длин волн. Предпочтительно, рентгеновская трубка работает в диапазоне 20-150 кВп. Выходящее излучение из источника излучения предпочтительно направлено к целевой области через коллиматор и линзу. Источником излучения управляют посредством устройства 106 управления. Устройство 107 обнаружения расположено на противоположной стороне целевой области. Устройство обнаружения соединено с управляющим устройством 108, получающим данные об обнаружении от устройства обнаружения. В данном варианте осуществления измеряемый материал расположен в контейнере 301 для образца. Контейнер для образца затем размещают на носителе 302, способном перемещаться таким образом, чтобы контейнер для образца перемещался через целевую область и, таким образом, через траекторию 109 излучения. Носитель можно перемещать, например, посредством конвейера 103. Тем не менее, также являются возможными другие способы перемещения носителя, такие как линейные двигатели, шнековые механизмы, рельсовые механизмы и т.п.

При эксплуатации, контейнер для образца перемещают через целевую область, так что выполняется сканирование предпочтительно всего материала в контейнере для образца. При первом прохождении образец материала облучают излучением первой длины волны и при втором прохождении, во время обратного перемещения, излучением второй длины волны. Для получения эталонной величины для калибровки предпочтительно измерять калибровочный материал, предпочтительно предопределенное количество алюминия, в начале и в конце прохождения контейнера для образца.

На основании этих калибровочных измерений калибровочные эталонные величины могут быть определены тем же образом, который был описан ранее, и кроме того, K-величина и теплотворные способности биоматериала могут быть рассчитаны, как было описано выше.

Были описаны определенные варианты осуществления изобретения. Тем не менее, возможно несколько альтернатив, как было бы очевидно специалистам в данной области. Например, излучение не обязательно должно быть рентгеновским и другие типы электромагнитного излучения также могут быть использованы.

Кроме этого, траектории излучения, проходящего через материал, могут быть расположены различными образами. Например, траектории могут проходить по существу вдоль одной линии, между источником излучения и устройством обнаружения, или несколькими устройствами обнаружения, расположенными рядом друг с другом или частично перекрывая друг друга. Тем не менее, траектории излучения также могут быть расположены вдоль параллельных линий и образовывать зону измерения в виде "занавеса". Также возможно использовать множество не параллельных траекторий, например проходящих от одного источника излучения к множеству распределенных устройств обнаружения и образующих "веерную" зону измерения. Подобным образом, также возможно использовать множество отдельных точек выхода излучения и одну точку обнаружения или т.п. Также являются возможными многие другие геометрические формы траекторий.

Эти и другие очевидные модификации необходимо расценивать как находящиеся в пределах объема настоящего изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения. Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления служат для иллюстрации, но не для ограничения изобретения, и что специалисты в данной области смогут спроектировать много альтернативных вариантов осуществления в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения, любые условные обозначения, помещенные между круглыми скобками, не должны быть расценены как ограничивающие данный пункт формулы изобретения. Слово "содержит" не исключает наличия других элементов или этапов, помимо указанных в пункте формулы. Употребление элемента в единственном числе не исключает наличия множества подобных элементов. Кроме этого, один элемент может выполнять функции нескольких средств, указанных в формуле изобретения.

Изобретение относится к способу и устройству для оценки теплотворной способности биоматериала путем автоматизированной процедуры. Способ оценки теплотворной способности биоматериала содержит этапы, на которых: коррелируют величину излучения, пропущенного через несколько разных эталонных материалов, при этом указанное излучение является рентгеновским излучением по меньшей мере двух энергетических уровней с теплотворными способностями указанных эталонных материалов, полученными путем калориметрических измерений, облучают биоматериал рентгеновским излучением указанных по меньшей мере двух различных энергетических уровней и измеряют количество излучения, пропущенного через указанный биоматериал на указанных энергетических уровнях. Способ дополнительно содержит этап, на котором определяют для каждого энергетического уровня величину пропускания через биоматериал на основании излучения, проходящего через указанный биоматериал, и определяют на основании указанных определенных величин пропускания и указанной корреляции оценочную величину теплотворной способности указанного биоматериала. Также раскрыто устройство для определения теплотворной способности биоматериала. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ оценки теплотворной способности биоматериала, включающий:

корреляцию величин излучения, пропущенных через несколько разных эталонных биоматериалов, при этом указанное излучение является рентгеновским излучением по меньшей мере двух энергетических уровней с теплотворными способностями указанных эталонных биоматериалов, полученными путем калориметрических измерений;

облучение биоматериала рентгеновским излучением указанных по меньшей мере двух различных энергетических уровней;

измерение количества излучения, пропущенного через указанный биоматериал на указанных энергетических уровнях;

определение для каждого энергетического уровня величины пропускания через биоматериал на основании излучения, проходящего через указанный биоматериал; и

определение на основании указанных определенных величин пропускания и указанной корреляции оценочной величины теплотворной способности указанного биоматериала.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что калориметрическое измерение для определения теплотворных способностей указанных эталонных биоматериалов представляет собой измерение с помощью адиабатического калориметра с бомбой.

3. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что определение оценочной теплотворной способности включает этапы:

определения частного между оценочными величинами пропускания на основании указанных величин пропускания двух из указанных по меньшей мере двух энергетических уровней для каждой комбинации указанных по меньшей мере двух энергетических уровней;

умножения каждого частного на коэффициент для каждого частного; и

сложения указанных частных, умноженных на указанные коэффициенты,

отличающийся тем, что указанные коэффициенты определены с помощью указанной корреляции.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что оценочные величины пропускания в указанных частных представляют собой логарифмические частные откалиброванных эталонных величин пропускания на энергетическом уровне и величин пропускания через биоматериал на том же энергетическом уровне.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что частные между указанными оценочными величинами пропускания представляют собой K-величины, при этом указанные K-величины рассчитывают как:

,

при этом N_0A, N_0b представляют собой откалиброванные эталонные величины пропускания на двух энергетических уровнях А и В, и N_A, N_B представляют собой величины пропускания через биоматериал на указанных энергетических уровнях.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что калибровочную эталонную величину определяют путем измерения пропускания излучения через калибровочный материал, при этом указанное калибровочное измерение предпочтительно осуществляют непосредственно перед и/или после каждого

измерения через биоматериал, при этом калибровочный материал предпочтительно представляет собой алюминий.

7. Способ по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что биоматериал транспортируют на конвейерной линии, при этом биоматериал облучают рентгеновским излучением по меньшей мере двух разных энергетических уровней в плоскости, по существу перпендикулярной направлению движения указанной конвейерной линии.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что количество излучения, пропущенного через указанный биоматериал на указанных двух энергетических уровнях, определяют для множества траекторий излучения, проникающих сквозь указанный биоматериал в плоскости, по существу перпендикулярной направлению движения указанной конвейерной линии.

9. Способ по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что излучение обоих указанных энергетических уровней испускается одним источником излучения, работающим в диапазоне энергии 20-150 кВп.

10. Способ по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что теплотворная способность представляет собой низкую теплотворную способность.

11. Способ по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что используют рентгеновское излучение по меньшей мере трех энергетических уровней.

12. Устройство для оценки теплотворной способности биоматериала, содержащее:

источник излучения для облучения биоматериала рентгеновским излучением по меньшей мере двух разных энергетических уровней;

устройство обнаружения для приема рентгеновского излучения, пропущенного через указанный биоматериал, для определения для каждого энергетического уровня величины пропускания через биоматериал;

устройство управления, выполненное с возможностью коррелирования количества излучения, пропущенного через несколько различных эталонных биоматериалов, при этом указанное излучение является рентгеновским излучением по меньшей мере двух энергетических уровней с теплотворными способностями указанных эталонных биоматериалов, полученными путем калориметрических измерений, и для определения на основании указанных определенных величин пропускания и указанной корреляции оценочной величины теплотворной способности указанного биоматериала.

13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что устройство управления выполнено с возможностью коррелирования количества излучения, пропущенного через каждый эталон, сконфигурированного как частное между каждым из указанных энергетических уровней, с теплотворными способностями указанных эталонных биоматериалов, полученными путем калориметрических измерений, и определения упомянутой оценочной величины теплотворной способности указанного биоматериала на основании по меньшей мере одного частного между указанными определенными величинами пропускания и указанной корреляции.