[发明专利]料面位置或高度的测量方法及装置

说明书

本发明涉及一种测定液面或粉粒状物料面所在位置或高度的方法及测量装置。本发明的方法及装置是用测量施加于液面或物料面上的γ射线的变化来显示料面所处位置或测定料面高度。在本发明的装置中设有γ射线源、γ射线探测器及光电信号转换电路。

采用γ射线测量物料面位置，特别是测量液面位置，均是利用物料对γ射线的阻挡效应，如中国实用新型专利CN88205715．4所公开的γ射线测量料位的装置。此类测量装置均存在着以下不足：1、放射源活度较大，一般情况下，其放射源活度在数拾至数百毫居里，致使其防护困难，并容易对人员造成伤害；2、测量灵敏度差，造成液面测量不准确；3、为弥补灵敏度差的不足，采用线状源。而线状源生产制造困难；4、此类测量装置的测量量程较小。

本发明的目的是提供一种可克服现有γ射线料面测量装置不足的液面或物料面测量方法及装置。

本发明的方法如下：测量容器内背散射γ光子数，将所测得γ光子数转变为电信号，用前述的电信号与预先设定的信号值进行比较，当所述的电信号与预先设定的信号值不等时，控制电动机正转或反转，带动测量机构沿被测液面或料面高度方向运动，当所述的电信号与设定信号值相等时，使电动机停止转动，此时测量机构所处位置即为液面或物料面所在位置或高度。

本发明的装置由测量机构、电动机、由电动机带动的可使测量机构沿液面或物料面高度方向运动的驱动机构、由计数率仪电路和窗口比较器电路组成的光电转换电路及电动机正反转控制电路构成，所述的测量机构由铅室和置入铅室内的γ射线源，γ射线探测器构成，γ射线探测器的输出端接计数率仪电路、计数率仪输出端接窗口比较器电路，窗口比较器电路的输出端接电动机正反转控制电路，γ射线探测器测到的γ光子计数经计数率仪电路转换为电信号，所述电信号送入窗口比较器中与预先设定信号值比较，所述电信号与预先设定信号值不等时通过电动机正反转控制电路使电动机正转或反转。通过驱动机构，带动测量机构沿料面高度方向运动。所述电信号与预先设定信号值不等时通过电动机正反转控制电路使电动机停止转动。此时，测量机构即停止在物料面处。如此，利用测量机构所处位置显示出物料面位置或高度，或者在测量机构上标有标记，并在容器壁上标有标尺，即可直观显示液面或物料的高度。

本发明的装置中，驱动机构可由减速器、卷筒、制动器、滑轮及吊挂测量机构的吊索构成。其中的制动器可以是电磁制动器，也可以是双向棘轮机构，或者其他类似机构。在工作中，当电动机转动的同时制动器解除对吊索卷筒的约束，使吊索可卷绕卷筒上，或者从卷筒上缠解开，而当电动机停止转动时，制动器即对卷筒约束，使之无法转动，并使测量机构停止在物料面位置。

作为本发明的另一种实施例，驱动机构可以是由电动机带动的丝杠和与丝杠相配合的，其上固定有测量机构的螺母。

作为本发明最佳实施例，驱动机构中用电动机带动减速器，并用减速器的输出端作用于丝杠上，带动丝杠运动。

作为液面或液面高度的显示还可通过下述指施实现：在电机轴或者减速器轴或者滑轮轴或者吊索卷筒或者丝杠上设置电位器，利用电动机或驱动装置的运动使电位器阻值改变，将料面或液面位置转换为电信号显示。

本发明目的实现依据以下的实验结论：当γ源位于容器液面或物料面以上位置时，特别是γ射线呈细束穿过容器壁进入容器时由于液面或物料面上部只有密度较低的气体存在，所产生的γ背散射光子数极少；当γ源位于液面或物料面以下位置时，进入容器的γ射线即进入液体中或物料中，由于液体或固体密度远大于气体密度，所以产生的背散射γ光子数大大增加。实验表明，当γ源低于液面或固态物料面以下适当位置所产生的背散射γ计数率呈饱和状态，γ源在此位置以下继续移动所产生的背散射γ计数率不再随γ源的下移变化；而当γ源高于液面或固态物料面以上适当位置时背散射γ计数率为本底水平，也不再随γ源的上升变化。γ源处于液面或固态物料面以上适当位置和以下适当位置之间时，背散射γ计数率随γ源所在高度变化发生明显改变。

附图1给出以水作为被测介质时液面高度与背散射γ计数率间函数关系。对其他液体，如油类、有机溶剂、金属液体等的液面测量，以及对粉粒状物料，如砂、煤粉等的料面测量实验中均发现，其液面或料面与其背散射γ计数率有与图1基本上相同的结果。