Радиоизотопный уровнемер Советский патент 1982 года по МПК G01F23/288 

Изобретение относится к радиоизотопному приборостроению и предназначено для измерения уровня вещества в сосуде.

Известны радиоизотопные уровнемеры, состоящие из источника излучения, помещенного в поплавок, детектора и электронного блока. Принцип действия данных приборов основан на регистрации излучения, изменяющегося при изменении расстояния между неподвижно расположенным детектором и перемещающимся совместно с уровнем вещества - поплавком Cl3.

К недостаткам этих приборов следует отнести ограниченный диапазон измерения, высокую активность источника излучения при большом диапазоне измерения, зависимость показаний прибора от стабильности канала детектирования, нелинейность шкалы во всем диапазоне измерения.

Наиболее близким по те,хнической сущности к предлагаемому является радиоизотопный уровнемер, предназначенный для контроля уровня вещества в сосуде. Уровнемер состоит из источника излучения, закрепленного на поплавке, детекторов, устанавливаемых на наружной стенке сосуда и

электронного блока, содержащего формирователи и выходной каскад. Точность измерения уровня зависит от количества детекторов (при увеличении количества детекторов возрастает число отдельных уровней, на которых производится измерение, что, при фиксированной высоте сосуда, повышает точность измерения)и их геометрических размеров (чем меньше поперечные размеры ж детектора, тем с большей точностью можно определить расчетное место его расположения на стенке сосуда) . Уровнемер обла.цает неограниченным диапазоном измерения 2 .

Недостатком такого уровнемера является низкая точность измерения уровня при ограниченном количестве детекторов.

Цель изобретения - повышение точности измерения уровня.

Цель достигается тем, что в радиоизотопном уровнемере, содержащем источник излучения с коллиматором, укрепленный на поплавке, детекторы, расположенные равномерно по высоте уровнемера, электронный блок, вклю;чающий в себя формирователи, соединенные с выходами соответствующую детекторов, и выходной каскад, летек торы выполнены протяженными и расположены порядно параллельно оси перемещения источника излучения и смещены относительно друг друга на величину, соответствующую точности измерения, а электронный блок выполнен в виде делителей частоты, в количест ве, равном количеству детекторов, ре гистра памяти, дешифратора, преобразователя, генератора, двоичного счет чика и схемы задержки, причем выходы формирователей через делители частот соединены с соответствующими разряда ми регистра памяти, выходы которого через дешифратор соединены с входами преобразователя, выход преобразовате ля соединен со входом выходного каскада, выход Генератора через двоичны счетчик соединен с управляющим входо регистра памяти, который через схему задержки, соединен с входами установк делителей частоты. На чертеже показана структурная схема предлагаемого уровнемера. Уровнемер содержит источник излучения с коллиматором 1, укрепленный на поплавке, детекторы 2, электронны блок 3, состоящий из формирователей делителей частоты 5, регистра памяти б, дешифратора 7, преобразователя 8, выходного каскада 9, генератора постоянкой частоты 10, двоичного счетчика 11 и схемы задержки 12. Выходы детекторов 2 соединены со входами формирователей 4, входящими в электронный блок 3. Выходы формирователей через делители частоты 5 .соединены С соответствующими разрядами регистр памяти б, выходы которого через дешиф ратор 7, преобразователь 8 соединены с выходным каскадом 9, генератор постоянной частоты 10 через двоичный счетчик 11 соединен с управляющим входом регистра памяти 6 и через схему задержки 12 - со входами установки делителей частоты 5. /ровнемер работает следующим обра зом. Источник излучения с коллиматором 1 испускает поток jp -излучения в не большой телесный угол, зависящий от требуемой точности измерения уровня. Поток 1р -излучения воспринимается детекторами 2, на выходе которых появляется выходной сигнал, величина которого пропорциональна интенсивнос ти регистрируемого данным детектором излучения. Эти сигналы, поступают на вход электронного блока 5, который преобразует их в требуемый выходной сигнал. Поскольку детекторы 2 располо жены в два или несколько рядов и каждый детектор сдвинут относительно другого, то при определенном положении источника излучения1, т.е. при данном уровне вещества в сосуде, в пучок излучения попадают один или несколько детекторов 2. Следовательно, на выходах одного или нескольких детекторов 2 больиюЯ выходной сигнал, а на выходах остальных детекторов 2 ма.гшй. По этим вьлходннм сигналам в электронном блоке 3 производится определение уровня вещества в сосуде и получение требуемого выходного сиг нала. Выходные сигналы с детекторов 2 по ::тупают на формирователи 4 и с их вы;сода - на делители частоты 5. СигHa.i имеет высокий уровень, если детектор попадает в пучок излучения источника 1, и низкий уровень, если детектор находится вне зоны пучка излучения. При указанном расположении детекторов 2 высокий уровень сигнала поступает с одного или нескольких детекторов. После окончания измерительного интервала сигнал с выходов делителей частоты 5 переписывается в регистр памяти б по сигналу с двоичного счетчика 11, поступающему на управляющий вход регистра памяти б. Этот же сигнал после задержки в схеме задержки 12 производит установку делителей частоты 5 в исходное состояние, затем начинается следующий измерительный интервал, выходные сигналы с разрядов регистра памяти б поступают на дешифратор 7, где преобразуются в позиционный код, т.е. сигнал на одном из .выходов дешифратора 7 имеет один логический уровень, например 1, а на остальных - другой логический уровень, например О. Выход, на котором появится сигнал (1), определяется положением уровня вещества в сосуде. Сигнал с выхода дешифратора 7 подается на преобразователь 8, в котором осуществляется трансформация входно- . го позиционного кода в требуемый выходной сигнал: двоичный код, постоянное напряжение и т.д. Сигнал с преобразователя 8 подается на выходной каскад 9. Пример. Детекторы 2 расположены в три ряда, их длина 2 Зд и каждый детектор сдвинут относительно другого на величину д , т.е. на треть своей длины, причем три детектора позволяют различить пять участков шириной U . На I участке в пучок излучения попадает только первый детектор, на II - первый и второй детекторы, на III - все три детектора, на IV - второй и третий детекторы, на V - только третий детектор. Следующие пять участков Д перекрываются другими тремя детекторами. Пос-. кольку в каждый разряд регистра памяти б записывается сигнал с одного из детекторов 2, то код, записанный в регистр памяти б, на I участке 100-0, на участке II - 110-0, на участке III - 1110-0 и т.д. В предлагаемом радноизотопном уровнемере детекторы 2 протяженные, т.е. их длина больше, чем гУогрешност измерения в два или большее число раз. В качестве таких детекторов можно брать счетчики Гейгера-Мюллера СБМ-18, СБМ-20 и другие. Можно также использовать другие детекторы, которые удовлетворяют приведенному требо ванию. Цифровая часть предлагаемого прибора может быть выполнена на микросхемах серий 133, 134, 155, 164 и т. Делители частоты 5 и двоичный счетчи 11 jMoryT -быть вьтолнены по любой известной схеме. Схема задержки 12 представляет со бой ждущий мультивибратор. Регистр памяти 6 может быть построен на дтриггерах. Дешифратор 7 может быть выполнен на схемах И-НЕ, входы которых соединяются с соответствующими разрядами регистра памяти 6, количес во входов схем И-НЕ определяется количеством детекторов 2, попадающим в -пучок излучения при данном уровне вещества в сосуде, В рассмотренном примере, когда ис пользованы три ряда сдвинутых детекторов 2, необходимо иметь трехвходные схемы И-НЕ. На входы схем И-НЕ подключаются прямые и инверсные выходы разрядов регистра памяти 6, например для второго участка необходимо подключить прямой выход первого и второго разрядов, а также инверсный выход третьего разряда. На выходе дешифратора 7 получается позицион ный код. Такой код может быть неудобен для использования, поэтому в состав прибора введен преобразователь который трансформирует входной код в требуемый выходной сигнал: постоян ное напряжение, двоичный код, двоично-десятичный код. В зависимости от требуемого выход ного сигнала преобразователь 8 выпол няется соответствующим.образом. Например, когда -выходной сигнал - пост янное напряжение, преобразователь 8 состоит из шифратора, преобра-гуюшего позиционный код в двоично-десятичный и цифро-аналогового преобразователя. Схемы этих устройств известны. изобретения Радиоизотопный уровнемер, содержащий источник излучения с коллиматорюм, укрепленныйна поплавке, детекторы, расположенные по высоте уровнемера, формирователи, соединенные с Выходами соответствующих детекторов, и электронный блок, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения уровня, детекторы выполнены протяженными и расположены порядно параллельно оси перемещения источника излучения и смещены относительно друг друга на величину, соответствующую точности измерения, а электронный блок выполнен в виде делителей частоты в количестве, равном количеству детекторов, регистра памяти, лде1иифратора, преобразователя, генератора, двоичного счетчика и схемы задержки, причем выходы формирователей через делители частоты соединены с соответствующими разрядами регист- ра памяти, выходы которого через дешифратор соединены с входами преобразователя, выход преобразователя соединен с входом выходного каскада, выход генератора через двоичный счетчик соединен с управляющим входом регистра памяти, который через схему задержки соединен с входами установки делителей частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Рудановский А. Д., Крез Д. П. Радиоизотопные методы контроля и измерения уровней, М., Атомиздат, 1967, с. 19. 2. Пугачев А. В., Сахаров Э. В. Справочник по радиоизотопной автоматике. М., Энергия, 1974, с. 174 (прототип).