Радиоизотопный уровнемер Советский патент 1990 года по МПК G01F23/18 

ние. Уровнемер содержит также п формирователей 3, (а - 1) блоков 6 обработки, (п - 1) блоков 7 счетчиков, (п - 1) блоков 1 задания коэффициентов, коммутатор 8 каналов, блок 9 управления каналами, блок 10 уставок, коммутатор 11 уставок, блок 12 вычитания кодов, сумматор 13, а также преобразователь k и выходной каскад 5о В предлагаемом уровнемере для каждых двух рядом расположенных детекторов определяется наибольшая сумма частот сигналов, преобразованных детекторами 2 в виде импульсной

послеповательности. Эта сумма определяет область по высоте сосуда, где расположен измеряемый уровень ве- щества. Этот уровень определяется по отношению разности сигналов к их сумме с двух соседних детекторов Введение (п - 1) блоков Ц задания коэффициентов пересчета позволяет

в процессе работы изменять коэффициенты пересчета блоков 7 счетчиков таким образом, чтобы обеспечить наименьшую погрешность от нелинейности характеристики преобразования сигналов детекторами излучения, 5 ил.

Изобретение относится к приборостроению. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет снижения составляющей погрешности измерений от нелинейности характеристики преобразования сигналов детекторами излучения. Уровнемер содержит источник 1 излучения с коллиматором, N протяженных детекторов 2 излучения, расположенных по высоте сосуда параллельно оси перемещения источника излучения и смещенных один относительно другого на одинаковое расстояние. Уровнемер содержит также N формирователей 3, (N-1) блоков 6 обработки, (N-1) блоков 7 счетчиков, (N-1) блоков 14 задания коэффициентов, коммутатор 8 каналов, блок 9 управления каналами, блок 10 уставок, коммутатор 11 уставок, блок 12 вычитания кодов, сумматор 13, а также преобразователь 4 и выходной каскад 5. В предлагаемом уровнемере для каждых двух рядом рассположенных детекторов определяется наибольшая сумма частот сигналов, преобразованных детекторами 2 в виде импульсной последовательности. Эта сумма определяет область по высоте сосуда, где расположен измеряемый уровень вещества. Этот уровень определяется по отношению разности сигналов к их сумме с двух соседних детекторов. Введение (N-1) блоков 14 задания коэффициентов пересчета позволяет в процессе работы изменять коэффициенты пересчета блоков 7 счетчиков таким образом, чтобы обеспечить наименьшую погрешность от нелинейности характеристики преобразования сигналов детекторами излучения. 5 ил.

i Изобретение относится к приборо- 1строению и является усовершенствовав, нием изобретения по авт„св, № Цель изобретения - повышение точ- :ности измерений за счет снижения соетавляющей погрешности измерений от нелинейности характеристики )преобра- :зования сигналов детекторами излуче- : ния.

: На фиг, 1 приведена структурная схема радиоизотопного уровнемера; на фиг, 2 - Ц - схемы блока счетчиков и блока задания коэффициентов пересчета; на фиг, 5 рабочая характеристика уровнемера рля одного из участков измерения„

Уровнемер (фиг. 1) содержит источник 1 излучения с коллиматором, п протяженных детекторов 2, п формирователей 3, преобразователь 4, выход- ной каскад 5, (п - 1) блоков 6 обработки, (п - 1) блоков 7 счетчиков, коммутатор 8 каналов, блок 9 управления каналами, блок 10 уставок, коммутатор 11 уставок, блок 12 вычитания кодов, сумматор 13 и (п - 1) блоков 1 задания коэффициентов пересчета.

Выходы детекторов 2 через формирователи 3 соединены с соответствующими входами блоков 6 обработки, причем выход верхнего по высоте сосуда детектора 2 соединен через первый формирователь 3 с первым входом первого блока 6, выход последнего, нижнего по высоте сосуда, п-го детектора 2 соединен через п-й формирователь 3 с вторым входом последнего (п-1)-го блока 6 обработки, выходы каждого i-ro (i 2, 3. ..,, n) формирователя 3 соединены с первым входом i-ro и вторым входом (i-l)-ro блоков 6, выходы которых связаны с входами соответствующих блоков 7 счетчиков. 8 каждом блоке 7 счетчиков два информационных k-разрядных выхода соединены с соответствующими k-разрядными входами коммутатора 8 каналов и первым и вторым k-разрядными входами соответствующего блока 1 задания коэффициентов пересчета, первый и второй 1-разрядные выходы управления которых.подключены к первому и второму 1-разрядным входам управления соответствующего блока 7 управляющие выходы и входы установки этих блоков связаны с управляющими входами блока 9 управления и его выходом установки. Выход записи блока 9 и его т-разрядный выход управления подключены соответственно к входу записи и т-разрядному входу управления коммутатора 8 каналов, а такхге к т-разрядному входу коммутатора 11 уставок. К первому и второму k-раз- рядным входам блока 12 вычитания .кодов подсоединены соответственно k-разрядный выход коммутатора 11 уставок и первый k-разрядный выход коммутатора 8, второй k-paзpядньtй выход которого подключен к вГорому k-раз- рядному входу сумматора 13, первым k-разрядным входом связанного с выходом блока 12 вычитания кодов, а k-разрядным выходом - с k-раэрядным входом преобразователя k, выход которого соединен с выходным каскадом 5, В блоке 10 уставок (п-1) k-разрядных выхода соединены с соответствующими

k-разрядными входами коммутатора 11 уставок.

Блок 7 счетчиков (фиг. 2) содержи пять счетчиков 15-19, соединенные определенным образом, при этом коэффициент пересчета счетчика 15 равен

счетчиков 16 и 1 7 соответственн

К,,а

К и kj, причем два последних коэффициента устанавливаются и изменяются с помощью блока 14 задания коэффициентов пересчета в процессе работы устройства.

Блок 14 задания коэффициентов пеи счета (фиг. 3) содержит задатчик 20 коэффициентов, задатчик 21 порогов, два коммутатора 22 и 23 коэффициенто и два элемента 24 и 25 сравнения, соединенных между собой определенным образом. При выполнении блока 14 по схеме фиг. 4 он состоит из двух постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) 26 и 27, в которых.записаны соответствующие коэффициенты, считываемые по адресу, задаваемому k- разрядными числами, поступающими на входы ПЗУ с блоков 7 счетчиков, с выходов ПЗУ эти коэффициенты подаются на управляющие входы блоков 7 счетчиков.

Радиоизотопный уровнемер работает следующим образом.

Источник 1 излучения с коллиматором испускает поток )f-квантов в определенный телесный угол, выбранный таким образом, чтобы пучок излучения перекрывал полностью чувствительную масть детектора 2. Эти детекторы выполнены протяженными и расположены по высоте сосуда параллельно оси перемещения источника 1 излучения со смещением вдоль этой оси один относительно другого на одинаковую величину Д , близкую к длине чувствительной части детектора.

Каждый детектор 2 преобразует попавший на негр поток -квантов в последовательность электрических импульсов, средняя частота f которых пропорциональна интенсивности излучения, попадающего на данный детектор, и которая зависит от положения источника 1 излучения относительно линейки детекторов 2 и, следовательно, от уровня вещества в сосуде.

Сигналы с выходов детектора 2 нормируются по амплитуде в формирователях 3 и поступают на входы блоков 6 обработки. На первый вход этого

1601524

10

блока поступают сигналы с частотой f, (с вышерасположенного детектора), на второй вход - с частотой fj (с нижерасположенного детектора). В блоке б на первом выходе формируется последовательность импульсов с частотой F f - f fj. (при f, - f 2. ( 0)9 втором выходе - с

fz -

f 0),

при f. f на третьем вы20

частотой V (при f2 f ходе - с частотой F f + fg.

Сигналы с трех выходов каждого блока 6 обработки поступают на соответствующий блок 7 счетчиков, а именно на счетчики 16, 17 и 15 импульсов. В первых двух счетчиках подсчитываются импульсы с частотами F и F за время, определяемое частотой Fg и коэффициентом К пересчета счетчика 15. Коэффициенты пересчета счетчиков 16 и 17 в начале измерительного интервала равны соответственно (К„), и (Kj), .2

На. вход четвертого счетчика 18 ;поступают импульсы со средней частотой ), , на вход п ятого счетчика 19 - с частотой F2/(k3), . Когда

число импульсов в одном из этих счетчиков превысит пороговое значение поо блок 14 задания коэффициентов пересчета изменяет коэффициенты пересчета счетчика 16 или 17 импульсов, в зависимости от того, в каком из

5 счетчиков 18 или 19 число импульсов превысило пороговое значение. Предпо25

0

5

ложим, что f , f,j, тогда импульсы накапливаются только в счетчике 18 так как Fj 0. Тогда блок 14 установит новый коэффициент пересчета счетчика 1б, равный (К), который не изменяется до тех пор, пока число импульсов в счетчике 18 не превысит значения N „„р. и т.д.

По окончании измерительного интервала Т число в счетчике 18 равно

N

(кр, - fg)

f , + fo

(к,),

(1)

Ле i число пороговых значений

N.nop.

Аналогично, если f f,, то импульсы накапливаются в счетчике 19, число которых составит

(Кз)а

(К,); (2)

)х

Пороговые значения N ДЛЯ чисел в счетчиках 18 и 19 могут быть различными и независимыми одно от другого, при этом, изменяя их, а так- же коэффициенты деления (К); и К,);

.счЬтчиков 16 и 17 при регулировке урЬвнемера, можно уменьшить погреш- HOJCTb от нелинейности.

: Таким образом, после окончания из- мерительного интервала Т в счетчиках 1& и 19 записаны k-разрядные числа N( и Nj, определяемые выражениями (li) и (2). Эти числа с информацион- ны;х выходов блоков 7 поступают на сфтветствующие входы коммутатора 8 каналов, а сигналы с выходов счетчиков 15 блоков 7 - на соответствующие входы блока 9 управления каналами, где по первому из поступивших сигналов формируется импульс записи, идущий на вход записи коммутатора 8, гф по нему производится запись чи celn N. и N,j в соответствующие ре- гцстры памяти этого коммутатора, пс1сле чего формируется импульс сброса), поступающий на входы установки Bdex блоков 7 счетчиков, по которому входящие .в их состав счетчики 15-19 импульсов устанавливаются в О. Затем указанный процесс повторяется.

Таким образом, процесс накопления импульсов во всех блоках 7 происходит синхронно, а измерительный интервал Т формируется тем блоком 7, сумма частот сигналов f + f (т.е. частота Гj) на третьем входе которого больше, чем на третьих входах остальных блоков 7. По окончании измерительного интервала блок 9 управления каналами формирует т-разрядный параллельный код, поступаюи ий на управляющие входы коммутатора 8 каналов и коммутатора 11 уставок. Этот код подключает на выход коммутатора 8 числа N и N от того блока 7, У которого на третьем входе наибольшая частота f + f, а на выход коммута. тора 11 подключается k-разрядное

число N

уст

соответствующее этому

блоку 7 счетчиков. Числа N ис-т поступают на входы крммутатора 11с блока 10 уставок, их количество равно количеству блоков 7 и количеству

измерительных участков, для каждого из которых число равно средне- му значению уровня вещества в сосуде для данного участка, это число задается в блоке 10 при настройке уровнемера.

На первый вход блока 12 вычитания кодов поступает число N, с выхода коммутатора 8, на второй вход - число N с выхода коммутатора 11 уставок,, на выходе блока 12 число

0

5

0

0

5

N

вы ч

N - N, . Это число подается на первый вход сумматора 13, а на его второй вход - число Ng. с второго выхода коммутатора 8. На выходе сумматора 13 число N исг - - N, + N. Так как N и N, определяются по формулам (1) и (2), а частоты f , и 2. зависят от уровня h вещества в сосуде, число Ng пропорционально уровню вещества,в сосуде, k-разрядный сигнал с выхода сумматора 13 преобразователем преобразуется к виду, необходимому для индикации (например, к двоичному, двоично-десятичному, постоянному напряжению и т.д.); и подается на выходной каскад 5.

В предлагаемом уровнемере по сравнению с известным погрешность от нелинейности характеристики преобразования сигналов детекторами излучения может быть снижена в тем большее число раз, чем больше участков измерения, на которых блок задает коэффициенты пересчета для счетчиков блока 7.

Если действительную характеристику предлагаемого уровнемера (фиг.5) на данном измерительном участке h можно представить параболой ah + + bh, то в известном она заменяется прямой kh, которая пересекает параболу в точке Ьк, при этом k аЬк+ b. В предлагаемом.устройстве действительная характеристика заменяется отрезками прямых. На участке h,...h уравнение этой прямой + d, прямая пересекает параболу в точках h, и h. Решая систему уравнений, можно определить

k, a(h + h) + b и

d -ah, h.

t Оценим, например, погрешность от

., , h ,1 + ha нелинейности для точки h,-д1. .

Для известного

..., -ah,,

(3)

Для предлагаемого

/h, + hi)

ие. .

+

ah, hg.

Отношение Д мел 1 / Д нед г определяет, как уменьшается погрешность от ;нелинейности. -Например, h| 1/4Ьк,

а h. 3/4hj., тогда с учетом ГЗ) и (4) получают А „ед,: / Д нел:г

Аналогично можно оценить величину снижения погрешности и для других значений h.

Таким образом, изобретение позволяет повысить точность измерения

/Г 9 упрадленир каналйма

BxoS

Фш.г

уровня вещества э сосуде в несколько раз по сравнению с известным за счет снижения составляющей погрешнее- ти измерений, связанной с нелинейностью характеристики преобразования сигналов детекторами излучения.

Форму,л а изобретения

Радиоизотопный уровнемер по авт. св. № 1384957, отличающий- с я тем, что, с целью повышения том™ ности измерений за счет снижения составляющей погрешности измерений

от нелинейности характеристики преобразования сигналов детекторами излучения, в него введены (п - 1) блоков задания коэффициентов пересчета, первый и второй k-разрядные входы которых, а также их первый и второй 1-разрядные выходы соединены соответственно с.первым и вторым информационными k-разрядными выходами и с первым и вторым 1-разрядными

входами управления соответствующих (п - 1) блоков счетчиков.

«S

It fлону 7 cvfmvvftoS

n

Zff

22

20

2f

(Риг.З

M

nopZ -- -Nnopi -

0

Редактор И.Шулла

Л} Л2

(.5

Составитель А.Луканин

ТехредКорректор Э.Лончакова

H блоку 7 cvf/nvt/ffof

.

Де1)ств1/тельна уорантеристи а