专利名称：辐射测量料位测量仪表的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种辐射测量测量仪表。利用辐射测量测量仪表，可以测量物理变量，例如介质的料位或密度。
当由于条件很差而使现有的测量仪表不能用于测量位置时，通常使用辐射测量测量仪表。在测量位置例如有极高温度和压力区域或者化学和/或机械高度腐蚀性，往往存在环境影响，这使得不能使用其它测量方法。
在辐射测量测量技术中，放射源，例如Co 60或Cs 137制剂放置在辐射保护容器中并被带到测量位置，例如由填充材料填充的容器。这种容器可以例如是灌、管道、传送带或任何其它可能的容器形式。
辐射保护容器具有开口，由为测量而放置的源发出的辐射通过该开口而辐射出，穿过辐射保护容器的壁。
通常，选择辐射方向，使得辐射穿透要被接收以测量的容器区域。在相对侧，由料位或密度改变而改变的出现辐射强度被利用检测器量化地接收。出现辐射强度依赖于几何布置和接收率。在料位测量的情况中，后者依赖于容器中的填充材料的量，而在密度测量的情况中，后者依赖于填充材料的密度。结果，出现辐射强度是容器中的填充材料的当前料位或当前密度的量度。
例如具有闪烁器(例如，闪烁棒)和光电倍增器的闪烁检测器适于用作检测器。原理上，闪烁探针是树脂玻璃棒，其在光学上非常纯净。在伽马辐射的影响下，闪烁材料发出闪光。它们被光电倍增器接收并被转换为电子脉冲。产生脉冲的脉冲频率依赖于辐射强度并且因而是待测物理变量，例如料位或密度的量度。闪烁器和光电倍增器通常被组装入保护管中，该保护管例如由不锈钢制成。
通常，检测器包括一个电子设备，其向上位单元提供对应于脉冲频率的输出信号。该电子设备通常包括控制单元和计数器。电子脉冲被计数并且得到计数率，基于该计数率可确定待测物理变量。
另外，优选地检查检测器的状态。在最简单的情况中，状态涉及关于检测器是否正常工作的指示。依赖于状态，根据需要触发故障报告和/或警报。
为了传送检测器的输出信号和状态，通常在检测器和上位单元之间提供两条导线。
检测器的有效长度确定容器的可测量范围并且依赖于所需的测量高度和安装条件。此时，可以得到长度为约400mm至约2000mm的检测器。如果约2000mm的长度不足够，那么可以将两个或多个检测器连接至辐射测量测量仪表。
现有的测量仪表的一个特征在于，每个检测器具有其自己的电子装置。为了传送每一检测器的输出信号和状态，至少两条导线从每一检测器延伸至上位单元。各个检测器的输出信号在上位单元中被结合成为总和信号，其反映记录的脉冲的总速率。
在两个或多个检测器的应用中，所需的技术努力与检测器的数目成比例。对于每一检测器，要向它自己的电子装置提供计数器和控制单元，每一检测器的状态必须被独立检查，并且每一检测器要利用两条导线与上位单元相连。上位单元必须检查每一检测器的状态并将各个输出信号结合得到测量信号。
每一附加的导线都增加成本。特别地，当检测器放置在有爆炸危险的区域中时，附加导线的成本是相当可观的。
本发明的目的是提供一种具有两个或多个检测器的辐射测量测量仪表，其可以成本低廉地安装及操作。
为此，本发明涉及一种辐射测量测量仪表，用于安装在可由填充材料填充的容器上，其包括-放射源，其在工作期间发送放射性的辐射通过容器；-至少两个检测器，--它们用于接收穿透容器的辐射并产生与接收的辐射相对应的电子脉冲频率，-偏移发生器，其将每一检测器的脉冲频率与代表该检测器的状态的偏移相叠加，和-汇流线，--每一检测器向该汇流线输送与其脉冲频率和其偏移的叠加相对应的输出信号，--该汇流线向上位单元输送与输出信号的叠加相对应的总和信号，---上位单元基于总和信号得到测量信号和/或测量仪表的状态。
进一步，本发明涉及一种辐射测量测量仪表，用于安装在可由填充材料填充的容器上，其包括-放射源，其在工作期间发送放射性的辐射通过容器；-至少两个检测器，--它们用于接收穿透容器的辐射并产生与接收的辐射相对应的电子脉冲频率，-偏移发生器，其将每一检测器的脉冲频率与检测器特定的偏移相叠加，-断路器，其用于在检测器操作故障时抑制脉冲频率和偏移的传送，和-汇流线，--每一正常工作的检测器向该汇流线输送与其脉冲频率和其偏移的叠加相对应的输出信号，并且--该汇流线向上位单元输送与输出信号的叠加相对应的总和信号，---上位单元基于总和信号得到测量信号和/或测量仪表的状态。
根据上面限定的辐射测量测量仪表的实施例，提供了一系列检测器，并且汇流线从系列的第一检测器开始，引导逐个检测器，并从最后的检测器引向上位单元。
在进一步的实施例中，每一检测器包括闪烁器和与其连接的光电倍增器。
根据最后提到的辐射测量测量仪表的进一步发展，偏移发生器经由光导管发送周期性的参考闪光通过闪烁器。
在进一步的实施例中，上位单元集成在系列的最后一个检测器中。
本发明还在于一种利用上述辐射测量测量仪表之一来测量物理变量的方法，其中-将偏移的额定值分配给每一检测器，检测器的偏移发生器在检测器正常工作时生成该额定值，并且该额定值大于检测器的最大期望脉冲频率的总和，并且其中-上位单元基于总和信号确定总计数率，-形成这个总计数率和与偏移的额定值的总和相对应的计数率之间的差，-当差为负时，识别存在误差，并且-在差为正的情况，得到测量信号。
根据方法实施例，在差为负的情况中，基于差的量确定哪个检测器故障。
进一步，本发明涉及一种辐射测量测量仪表，用于安装在可由填充材料填充的容器上，其包括-放射源，其在工作期间发送放射性的辐射通过容器；-第一和第二检测器，--它们用于接收穿透容器的辐射并产生与接收的辐射相对应的电子脉冲频率，-偏移发生器，其将第一检测器的脉冲频率与反映第一检测器的状态的偏移相叠加，和-集成在第二检测器中的上位单元，--第一检测器通过连接导线与该上位单元相连，--第一检测器经由该上位单元馈送与脉冲频率和偏移的叠加相对应的输出信号，--第二检测器的脉冲频率和状态被馈送至该上位单元，并且--该上位单元基于输入的信号得到测量信号和/或测量仪表的状态。
进一步，本发明涉及一种辐射测量测量仪表，用于安装在可由填充材料填充的容器上，其包括-放射源，其在工作期间发送放射性的辐射通过容器；-第一和第二检测器，--它们用于接收穿透容器的辐射并产生与接收的辐射相对应的电子脉冲频率，还将与该脉冲频率相对应的输出信号传送至集成在第二检测器中的上位单元，-其中源的强度使得对于每一检测器，总是期望得到大于零的最小脉冲频率，-其中在每一检测器中提供断路器，其在检测器故障工作时抑制输出信号到上位单元的传送，并且-其中上位单元基于输出信号得到测量信号和/或测量仪表的状态。
本发明的优点在于，检测器仅由单条导线，即汇流线或连接导线连接，状态信息和测量信息都可以通过该导线传送，因为产生了包含这两条信息的单个输出信号。这是通过将依赖于状态的偏移与脉冲频率叠加，或者通过将脉冲频率依赖于状态与检测器特定的偏移叠加而实现的，或者并没有实现。
现在根据附图详细解释本发明及其进一步的有点，其中给出了七个实施例；附图中相同的部件具有相同的附图标记。附图中
图1是具有两个检测器的安装在容器上的辐射测量测量仪表的示意图；图2是检测器的结构的示意图；图3是脉冲频率和偏移的叠加的示意图；图4是对应于图3的叠加的信号；图5是具有三个检测器的测量仪表的结构的示意图，其中在每一检测器的脉冲频率上叠加依赖于检测器状态的偏移；图6是具有三个检测器的测量仪表的结构的示意图，其中检测器特定的偏移叠加在每一检测器的脉冲频率上；图7是检测器的结构的示意图，其中依赖于检测器的状态，使用用于产生检测器特定的偏移的偏移发生器或者使用断路器；图8是具有两个检测器的测量仪表的结构的示意图，其中至少一个检测器具有偏移发生器，其在检测器的脉冲频率上叠加依赖于其状态的偏移；图9是具有两个检测器的测量仪表的结构的示意图，每一检测器都具有一个断路器，其在相关检测器工作不正常时抑制脉冲频率的传送；和图10是具有偏移发生器的检测器的结构，其将参考闪光馈送至闪烁器。
图1示意性地显示了具有辐射测量测量仪表的测量装置。该测量装置包括可由填充材料1填充的容器3。辐射测量测量仪表安装在容器3上并且用于检测物理变量，例如容器3中的填充材料1的料位或者填充材料1的密度。
为此，辐射测量测量仪表包括放射源5，其在工作期间发送放射性的辐射穿过容器3。源5例如由辐射保护容器构成，其中容纳放射性制剂，例如Co 60或Cs 137制剂。辐射保护容器具有开口，辐射透过该开口以扩展角α射出并且穿过容器3。
测量仪表还包括至少一个检测器D，其用于接收穿过容器3的辐射并且用于产生对应于接收的辐射的电子脉冲频率N。依赖于应用，多个检测器Di可以逐个相连，以覆盖足够大的范围，在这个范围中可以接收辐射。在图1所示的实施例中，提供了两个检测器D1和D2。
图2显示了检测器Di的简化结构。
在这种情况中显示了闪烁检测器，其具有闪烁器7和与其相连的光电倍增器9，这里，闪烁器7是闪烁棒。闪烁器7和光电倍增器9位于图1所示的保护管11中，保护管例如是由不锈钢制成的。管11安装在容器3与源5相对的外壁上。原理上，闪烁棒是在光学上纯度非常高的树脂玻璃棒。入射到闪烁器7上的辐射在闪烁材料中产生闪光。它们被光导倍增器9检测并且转换为电子脉冲n。
每一检测器Di包括电子装置13，其接收由光电倍增器9产生的电子脉冲n并产生与所接收的辐射相对应的脉冲频率N。
电子装置13优选地包括计数器15和与其相连的微控制器17。计数器15对输入的电子脉冲n计数，微控制器17基于计数的脉冲n确定脉冲频率N。
根据第一实施例，每一检测器Di还具有偏移发生器19，其产生与各个检测器Di的状态相对应的偏移Oi。偏移发生器19优选地如图2所示，集成在微控制器17中。适用于偏移发生器19的例如是脉冲发生器，其产生频率与偏移Oi相对应的电子脉冲k。偏移Oi与相关检测器Di的脉冲频率Ni相叠加。图3示意性显示了这个叠加。在这种情况中，由偏移发生器19产生的脉冲k被添加至由光电倍增器9接收的电子脉冲n。图4显示了与叠加相对应的输出信号，其中偏移发生器19的脉冲k显示为矩形脉冲。光电倍增器9的脉冲n同样显示为矩形脉冲。为了区分，使用虚线显示光电倍增器9的脉冲n。
输出信号在微控制器17中生成并可经由微控制器17的输出级20获得。
提供汇流线21，每一检测器Di向其馈送与其脉冲频率Ni和其偏移Oi的叠加相对应的输出信号。
汇流线21从一个检测器Di引导至下一个相邻的检测器Di+1。图5显示了一个实施例，其具有一系列彼此连接的三个检测器D1、D2和D3。汇流线21从系列的第一个检测器D1开始。它从每一个检测器Di引导至系列中的相邻检测器Di+1，并且在系列的最后一个检测器结束。在图5中，这是检测器D3。它从最后一个检测器D3引导至上位单元23。
在汇流线21中，各个检测器Di的输出信号叠加，以形成总和信号S，其对应于各个输出信号的总和。
上位单元23基于总和信号S得到测量信号M和/或测量仪表的状态。为此，可以使用多种方法。
现在根据图5所示的实施例详细解释第一方法。在这种情况中，为各个检测器Di分配偏移Oi的额定值Osi。这样选择额定值Osi，使得它们大于该检测器Di的期望最大脉冲频率Nimax之和。
Osi＞∑iNimax如果每一检测器Di的期望最大脉冲频率Nimax例如小于20个脉冲n每间隔时间，那么选择图5的实施例中的额定值Osi大于60个脉冲k每间隔时间。
在最简单的情况中，令检测器Di的偏移发生器19当该检测器Di工作正常时产生对应于额定值Osi的偏移Oi，并且当检测器Di工作不正常时不产生偏移，或者说产生0个脉冲k每间隔时间的偏移。
上位单元23包含计数器25和与其连接的分析单元27。计数器25对输入的脉冲ni、ki计数。基于总和信号，确定总计数率G。总计数率G等于各个检测器Di的各个脉冲频率Ni和各个偏移Oi的总和。
有以下等式G＝∑i(Ni+Oi)接下来，上位单元23的分析单元27形成这个总计数率G和与偏移Oi的额定值Osi之和相对应的计数率之间的差。为此，存储器28连接至分析单元27，存储器28中存储偏移Oi的额定值Osi。
有以下等式
D＝G-∑iOsi当所有检测器工作正常时，这个差为正并且等于各个检测器Di的脉冲频率Ni之和。
如果至少一个检测器Di工作不正常，差D为负。负的差D意味着存在故障。至少一个检测器Di工作不正常。
分析单元27确定差D为正还是负。当差D为负时，它识别存在故障。
另外，在存在负差D的情况，即存在故障的情况中，有可能根据差D的幅度或绝对值|D|确定哪个检测器Di故障。这使得在识别到故障之后搜索故障更简单，并且方便了消除故障。
为此，例如在图5给出的实施例中，这样选择所有偏移Oi的额定值Osi，使得它们彼此不同，并且每一对额定值Osi的差总是大于对于相关检测器Di的期望最大脉冲频率Nimax之和；即，有以下关系Osi≠Osj，当i≠j时；|Osi-Osj|＞∑iNimaxOsi＞∑iNimax如果，正如上面例子中给出的，Nimax＜20，那么，例如可以这样选择额定值Os1＝100，Os2＝200 and Os3＝300。
如果一个检测器Di工作不正常，那么对于差D的幅度|D|有以下关系|D|＝|∑iNi-Osi|以及
Osi-∑iNimax＜|D|＜Osi如果检测器D1工作不正常，那么差D的幅度|D|位于40～100之间。如果检测器D2工作不正常，那么差D的幅度|D|位于140～200之间。如果检测器D3工作不正常，那么差D的幅度|D|位于240～300之间。
于是，根据差D的幅度|D|，可以明确地确定哪一个Di工作不正常。然而，将差D的幅度|D|分配给相关检测器Di是以假设仅有一个检测器Di工作不正常为前提。
如果还想在两个检测器Di和Dj工作不正常的时候确定是哪些检测器Di、Dj，则对于每一个可能的相关检测器对Di、Dj的偏移Oi、Oj的额定值Osi、Osj还必须满足以下关系Osi+Osj[Osk-∑iNimax；Osk+∑iNimax]例如，在上述例子中，第一、第二和第三检测器D1、D2、D3的额定值可以分别是例如Os1＝100，Os2＝500和Os3＝1000。
如果仅有一个检测器Di工作不正常，那么对于差D的幅度|D|有以下关系|D|＝|∑iNi-Osi|，以及Osi-∑iNimax＜|D|＜Osi。
如果检测器D1工作不正常，那么差D的幅度|D|位于40～100之间。如果检测器D2工作不正常，那么差D的幅度|D|位于440～500之间。如果检测器D3工作不正常，那么差D的幅度|D|位于940～1000之间。
如果检测器Di和Dj工作不正常，那么对于差D的幅度|D|满足以下关系|D|＝|∑iNi-Osj-Osi|，以及Osi+Osj-∑iNimax＜|D|＜Osj+Osi如果检测器D1和D2工作不正常，那么差D的幅度|D|位于540～600之间。如果检测器D1和D3工作不正常，那么差D的幅度|D|位于1040～1100之间。如果检测器D2和D3工作不正常，那么差D的幅度|D|位于1440～1500之间。
如果检测器D1、D2和D3中没有一个工作正常，那么差D的幅度|D|位于1540～1600之间。于是，在所述实施例中，这最后一种情况也可以基于差D的幅度|D|而识别。
如果使用多于三个检测器，那么该方法可以相应地扩展。
上位单元23基于差D识别存在故障并且由此得到测量仪表的状态。在最简单的情况中，状态包含所有检测器Di工作正常或者至少其中一个工作不正常的信息。另外，在存在故障的情况中，状态可以包含哪个或哪些检测器Di工作不正常的信息。
在存在故障时，上位单元23产生反映状态的输出信号，该信号例如被送入测量仪表电子装置29或过程调度台。上位单元还可以发出故障报告和/或触发警报。
如果不存在故障，则差D为正。上位单元23识别到这个情况并基于总和信号生成测量信号M。在最简单的情况中，测量信号M对应于差D。当所有检测器都正常工作时，这个差为正并且等于各个检测器Di的各个脉冲频率Ni之和D＝G-∑iOsi＝∑iNi基于这个测量信号，确定待测物理变量，例如填充材料1的料位或密度。这可以以现有的方式利用上位单元23中集成的测量仪表电子装置29实现或者在远程分析单元31中实现。
如果所有检测器Di工作正常，上位单元23同样可以发出反映状态的输出信号。以这种方式，检测器Di的无故障工作也可以指示给例如测量仪表电子装置29、分析单元31或其它位置，例如过程调度台。
上位单元23可以在空间上位于系列中的最后一个检测器中；然而，它也可以独立地布置。对于测量仪表电子装置29也是同样。
本发明的一个优点在于，由于脉冲频率Ni和偏移Oi的叠加以及它们在汇流线21中的共同传送，所以传送实际测量信息和状态信息仅需要单个的一条连接导线，即汇流线21。这显著减少了所需的布线劳动。特别是在通常应用辐射测量测量仪表的与安全相关的区域中，例如在有爆炸危险的区域中，对于连接导线有较高的安全需求，这通常引起制造及安装成本的增加。这些成本通过本发明的辐射测量测量仪表而显著减少。汇流线21可以是非常简单的连接，例如光波导体或铜线。类似地，可以将汇流线21替换为无线电连接。
传输可以以非常简单的方式实现。特别地，不需要传输协议。实际上，各个检测器Di的输出信号的传输可以经过合适的标定，经由引向上位单元23的相应脉冲输入端的任何种类的脉冲输出端而实现。
图6显示了本发明的辐射测量测量仪表的另一实施例。由于这个实施例的大部分特征与上述实施例中的相同，下面仅详细解释不同之处。
这里也提供检测器Di，其用于接收穿过容器3的辐射并且用于生成与接收的辐射相对应的电子脉冲频率Ni。
每个检测器Di包括偏移发生器19，其将相关检测器Di的脉冲频率Ni与检测器特定的偏移Odi叠加。与以上的实施例相反，这里的偏移Odi是检测器特定的并且与相关检测器Di的状态无关。
每个检测器Di包括断路器33，其用于当检测器Di故障工作时抑制脉冲频率Ni和偏移Odi的传输。断路器33例如是简单的开关，其中断相关检测器Di到汇流线21的连接。然而，断路器33也可以集成在微控制器17的输出级20中。
于是，在操作期间，仅有每一个正常工作的检测器Di将与相关脉冲频率Ni和相关偏移Odi的叠加相对应的输出信号发送至汇流线21。相反，不正常工作的检测器Di不发出输出信号。
正如在上面描述的实施例的情况中那样，汇流线21将与输出信号的叠加相对应的总和信号馈送至上位单元23。与上面的实施例中已经说明的一样，它基于总和信号得到测量信号和/或测量仪表的状态。
与上面说明的实施例的情况完全相同，合适地选择检测器特定的偏移Odi，这里就可以识别哪一或哪些检测器Di工作不正常。另外，可以确定剩余计数率R，其等于正常工作的检测器Di的计数率Ni之和。
这对于总计数率G与正常工作的检测器Di的偏移Odi之和的差也是同样的。例如，如果检测器Dx不正常工作，则有以下关系R＝G-∑i，i≠xOdi由此，可以得到有用的附加信息。例如，仅处理一个具有两个检测器的料位测量，这在图1中示出。如果检测器D1、D2之一发生故障，则可以基于另一检测器的计数率Ni确定填充材料1是否位于容器3的由另一检测器覆盖的区域。这个原始的料位信息可以例如用于安全地引导控制填充或清空容器3。例如，可以防止容器3过溢或完全清空。
作为图6中显示的实施例的替代，检测器Di还可以这样构造，使得当相关的检测器Di工作不正常时，断路器35仅抑制检测器特定的偏移Odi的叠加。这在图7中显示。如果检测器Di工作不正常，断路器34抑制偏移Odi的增加。这在图7中由偏移发生器19和断路器34的逻辑和而表示。偏移发生器19和断路器34的这种结合实际上形成了偏移发生器，其发出依赖于状态的偏移。总和信号在这种情况中与在基于图5解释的实施例的情况中的使用相同。
图8代表一个实施例，其中测量仪表具有两个检测器，即，第一检测器D1和第二检测器D2。测量仪表安装在可由填充材料1填充的容器3上。放射源5在工作期间发送放射性辐射穿透容器3。第一和第二检测器D1和D2用于接收穿过容器3的辐射并且用于产生与接收的辐射相对应的电子脉冲频率N1、N2。
第一检测器D1具有偏移发生器19，其将第一检测器D1的脉冲频率N1与代表第一检测器D1的状态的偏移O1相叠加。这例如与根据图5说明的实施例的情况中相同地实现。
这里也提供上位单元23，其集成在第二检测器D2中。第一检测器D1经由连接导线37与上位单元23相连，第一检测器D1经由该上位单元23馈送与脉冲频率N1和偏移O1的叠加相对应的输出信号。连接导线37为此连接至上位单元23的第一输入端39。
另外，脉冲频率N2和第二检测器D2的状态也被馈送至上位单元23。
为此，第二检测器D2可以与第一检测器D1相同，具有偏移发生器19，其将脉冲频率N2与代表第二检测器D2的状态的偏移O2相叠加。于是，与这个叠加相对应的输出信号处于上位单元23的第二输入端41上。
作为选择，上位单元23可以经由第三输入端43直接接收状态信息。于是，在这个实施例的变型中，第二检测器D2不具有偏移发生器19。于是，图8既显示了第二检测器D2的偏移发生器19，又显示了作为选择而提供的第三输入端43。
上位单元基于输入的信号得到测量信号和/或测量仪表的状态。
与上面描述的实施例类似，这是通过当相关联的检测器D1、D2不正常工作时，向偏移O1和O2分配各个偏移O1、O2假定的额定值Os1、Os2而实现。如果检测器D1、D2不正常工作，那么例如没有叠加偏移。
由于上位单元23集成在第二检测器D2中，所以检测器D1和D2的信息可以被经由输入端37、39以及可能的41而分离地处理，而除了连接导线37无需其它在检测器外部的导线。
这具有以下优点额定值Os1以及可能的Os2必须只要大于对于相关检测器D1、D2的期望最大脉冲频率Nimax，但是一定可以小于最大期望脉冲频率之和N1max+N2max。这增加了测量精度。
基于第一检测器D1的输出信号，上位单元23确定计数率Z1，该计数率与脉冲频率N1和偏移O1之和相等。然后，形成在这个计数率Z1和第一检测器D1的偏移O1的额定值Os1之间的差。如果差为正，那么检测器D1正常工作并且差的幅度等于第一检测器D1的脉冲频率N1。如果差为负，那么上位单元23识别检测器D1工作不正常。
在第二检测器D2同样装配有偏移发生器19的实施例变型中，类似地使用第二检测器D2，即，上位单元23基于第二检测器D2的输出信号确定计数率Z2，该计数率等于脉冲频率N2和偏移O2之和。然后，形成在这个计数率Z2和第二检测器D2的偏移O2的额定值Os2之间的差。如果差为正，那么检测器D2工作正常，并且差的幅度等于第二检测器D2的脉冲频率N2。如果差为负，那么上位单元23识别检测器D2工作不正常。
在状态信息被单独传送的另一实施例变型中，上位单元23基于第三输入端43上存在的信号直接识别第二检测器D2是否工作正常。进一步，它基于第二检测器D2输入到第二输入端41的输出信号确定计数率Z2，该计数率等于第二检测器D2的脉冲频率N2。
在这两种变型中，第一和第二检测器D1和D2的状态被呈送给上位单元23。
如果检测器D1、D2都工作正常，那么在上位单元23中给出脉冲频率N1和N2。脉冲频率N1和N2的简单相加得到测量信号，其对应于由两个检测器D1和D2接收的辐射。另外，可以基于各个脉冲频率N1、N2得到各个检测D1、D2的测量信息。如果仅有一个检测器D1或D2工作正常，这个附加信息可以单独使用，正如上面所解释的。
图9显示了本发明的测量仪表的另一实施例。它的结构大部分对应于图8中给出的实施例。于是，下面仅详细解释差别。
在图9给出的实施例的情况中，源5具有这样的强度，使得对于每个检测器D1、D2总是期望大于零的最小脉冲频率Nimin。
第一检测器D1经由连接导线37连接至在第二检测器D2中集成的上位单元23的第一输入端37，而第二检测器D2直接连接至其第二输入端41。与图8所示实施例相反，不提供偏移发生器19和第三输入端43。
作为代替，在每个检测器D1、D2中，提供断路器45，其在检测器D1、D2故障时抑制向上位单元传送与相关检测器D1、D2的脉冲频率N1、N2相对应的输出信号。
于是，检测器D1和D2的馈送至上位单元23的信号对应于检测器D1、D2工作正常时相应检测器D1、D2的脉冲频率N1、N2。
上位单元23优选地具有第一计数器，其对在第一输入端39输入的脉冲n1计数；和第二计数器，其对在第二输入端41入射的脉冲n2计数并确定入射脉冲n1、n2的计数率Z1、Z2。如果计数率Z1、Z2是零脉冲每时间间隔，则上位单元23识别相关的检测器D1、D2工作不正常。由此，得到测量仪表的状态，并且可以使用相应的状态信息。当两个计数率Z1和Z2不为零时，状态信息包含两个检测器D1和D2工作正常的声明。对于一个或两个计数率Z1、Z2等于零的情况，它包含测量仪表工作不正常的信息。另外，状态信息可以包含有关哪一检测器D1、D2工作不正常或者是否两个检测器D1、D2工作都不正常的数据。
经由上位单元23的输出端47提供状态信息。输出端优选地是第二检测器D2仅有的输出端，因而也是测量仪表仅有的输出端。基于状态信息，可以触发例如警报。
如果两个计数率Z1和Z2都不为零，那么两个检测器D1和D2都工作正常，并且上位单元23得到测量信号。这是基于计数率之和Z1+Z2，其在这个情况中等于检测器D1和D2的脉冲频率之和N1+N2。在这种情况中，测量信号可以是代表脉冲频率之和N1+N2的信号。于是，测量信号例如被馈送至测量仪表电子装置29或分离的分析单元31，该分析单元31基于测量信号确定测量仪表待测的变量，例如料位或密度。例如，测量仪表电子装置29同样布置在第二检测器D2中。
或者，脉冲频率N1+N2的分析和/或处理也可以在上位单元23中进行。
状态和/或测量信号可经由输出端47得到。
在本发明的所有测量仪表的情况中，单条汇流线或单条连接导线足以传送状态以及实际测量信息。
自然，当已经预先确定了状态时，每一检测器D1可以仅仅将其状态传送至上位单元23。在测量技术中，已知多种控制和/或监控检测器正常工作的方法。
在这方面，一个例子是控制和/或监控检测器或各个检测器元件的电源。
进一步，在所述的检测器Di的情况中，可以控制在闪烁器7和光电倍增器11之间的光耦合。
为此，例如闪光被光导管49连续地发送通过闪烁器7。与闪烁器7是否受到伽马辐射无关地，由于参考闪光，所以参考脉冲必须在光度倍增器11的输出端上给出。如果不是这种情况，那么相关的检测器Di工作不正常。
在本发明的测量仪表的情况中，检测器Di包括偏移发生器19，其将脉冲频率Ni和依赖于相关检测器Di的状态的偏移Oi相叠加，状态确定优选地以图10所示的方式进行，其中检测器Di的偏移发生器19经由光导管49连接至闪烁器7。在工作期间，偏移发生器19周期性地产生参考闪光1并发送其通过闪烁器7。
优选地，发出参考闪光的频率fi等于最初描述的相关检测器Di的偏移Oi的额定值Osi。如果检测器Di正常工作，那么在输出端有与脉冲频率Ni和额定值Osi之和相对应的信号。如果存在干扰，则检测到少得多的脉冲。如果检测的脉冲的脉冲频率低于额定值Osi，那么这导致负的差D。
本发明的一个优点在于，在本发明的所有辐射测量测量仪表的情况中，仅仅需要单一的连接，即，汇流线21或连接导线37，以既传送实际测量信息又传送状态信息。这显著减少了需要的布线劳动。特别是在通常应用辐射测量测量仪表的安全相关的区域中，例如在具有较大的爆炸危险的区域中，对于连接导线具有较高的安全需求，这通常将引起增加的购买及安装成本。这些成本由本发明的辐射测量测量仪表而显著减少。这可以是非常简单的连接，例如光波导管或铜线。同样，可以采用连接作为无线电连接。
传输可以以非常简单的方式进行。特别地，不需要传输协议。在合适的标定的情况中，各个检测器Di的输出信号的传输实际上可以在到上位单元23的相应脉冲输入端的任一种脉冲输出端上进行。
权利要求
1.辐射测量测量仪表，用于安装在可由填充材料(1)填充的容器(3)上，其包括-放射源(5)，其在工作期间发送放射性的辐射通过容器(3)；-至少两个检测器(Di)，--它们用于接收穿透容器(3)的辐射并产生与接收的辐射相对应的电子脉冲频率(Ni)，-偏移发生器(19)，其将每一检测器(Di)的脉冲频率(Ni)与代表该检测器(Di)的状态的偏移(Oi)相叠加，和-汇流线(21)，--每一检测器(Di)向该汇流线输送与其脉冲频率(Ni)和其偏移(Oi)的叠加相对应的输出信号，--该汇流线向上位单元(23)输送与输出信号的叠加相对应的总和信号，---上位单元基于总和信号得到测量信号和/或测量仪表的状态。
2.辐射测量测量仪表，用于安装在可由填充材料(1)填充的容器(3)上，其包括-放射源(5)，其在工作期间发送放射性的辐射通过容器(3)；-至少两个检测器(Di)，--它们用于接收穿透容器(3)的辐射并产生与接收的辐射相对应的电子脉冲频率(Ni)，-偏移发生器(19)，其将每一检测器(Di)的脉冲频率(Ni)与检测器特定的偏移(Odi)相叠加，-断路器(33)，其用于在检测器(Di)操作故障时抑制脉冲频率(Ni)和偏移(Odi)的传送，和-汇流线(21)，--每一正常工作的检测器(Di)向该汇流线输送与其脉冲频率(Ni)和其偏移(Odi)的叠加相对应的输出信号，并且--该汇流线向上位单元(23)输送与输出信号的叠加相对应的总和信号，---上位单元基于总和信号得到测量信号和/或测量仪表的状态。
3.根据权利要求1或2所述的辐射测量测量仪表，其中-提供一系列检测器(Di)，-汇流线(21)从系列的第一个检测器开始，-从一个检测器(Di)引向相邻的检测器(Di+1)，并从最后的检测器引向上位单元(23)。
4.根据权利要求1或2所述的辐射测量测量仪表，其中每一检测器(Di)包括闪烁器(7)和与其连接的光电倍增器(9)。
5.根据权利要求4所述的辐射测量测量仪表，其中偏移发生器(19)经由光导管(49)发送周期性的参考闪光通过闪烁器(7)。
6.根据权利要求3所述的辐射测量测量仪表，其中上位单元(23)集成在系列的最后一个检测器中。
7.利用上述任一权利要求所述的辐射测量测量仪表来测量物理变量的方法，其中-将偏移的额定值(Osi，Odi)分配给每一检测器，检测器(Di)的偏移发生器(19)在检测器(Di)正常工作时生成该额定值，并且该额定值大于检测器(Di)的最大期望脉冲频率(Nimax)的总和，-上位单元(23)基于总和信号确定总计数率(G)，-形成这个总计数率(G)和与偏移的额定值(Osi，Odi)的总和相对应的计数率之间的差(D)，-当差(D)为负时，识别存在误差，并且-在差(D)为正的情况，得到测量信号。
8.根据权利要求7所述的测量物理变量的方法，其中在存在负的差(D)的情况中，基于数学方法(例如，差)确定哪个检测器(Di)故障工作。
9.辐射测量测量仪表，用于安装在可由填充材料(1)填充的容器(3)上，其包括-放射源(5)，其在工作期间发送放射性的辐射通过容器(3)；-第一和第二检测器(D1，D2)，--它们用于接收穿透容器(3)的辐射并产生与接收的辐射相对应的电子脉冲频率(N1，N2)，-偏移发生器(19)，其将第一检测器(D1)的脉冲频率(N1)与反映第一检测器(D1)的状态的偏移(O1)相叠加，和-集成在第二检测器(D2)中的上位单元(23)，--第一检测器(D1)通过连接导线(37)与该上位单元相连，--第一检测器(D1)经由该上位单元馈送与脉冲频率(N1)和偏移(O1)的叠加相对应的输出信号，--第二检测器(D2)的脉冲频率(N2)和状态被馈送至该上位单元，并且--该上位单元基于输入的信号得到测量信号和/或测量仪表的状态。
10.辐射测量测量仪表，用于安装在可由填充材料(1)填充的容器(3)上，其包括-放射源(5)，其在工作期间发送放射性的辐射通过容器(3)；-第一和第二检测器(D1，D2)，--它们用于接收穿透容器(3)的辐射并产生与接收的辐射相对应的电子脉冲频率(N1，N2)，还将与该脉冲频率(N1，N2)相对应的输出信号传送至上位单元(23)，-其中源(5)的强度使得对于每一检测器(D1，D2)，总是期望得到大于零的最小脉冲频率(Nimax)，-其中在每一检测器(D1，D2)中提供断路器(45)，其在检测器(Di)故障工作时抑制输出信号到上位单元(23)的传送，并且--该上位单元(23)基于输入的信号得到测量信号和/或测量仪表的状态。
全文摘要
提供了一种在可被填充材料(1)填充的容器(3)上安装的辐射测量测量仪表。该测量仪表在安装及操作中都成本低廉，其包括放射源(5)，其在工作期间发送放射性的辐射通过容器(3)；至少两个检测器(D
文档编号G01R31/28GK1914488SQ200580004002
公开日2007年2月14日 申请日期2005年2月14日 优先权日2004年2月16日
发明者迪特马尔·施潘克, 霍尔格·施特尔特纳, 法布里斯·彼得, 伯恩哈德·奥滕布赖特 申请人:恩德莱斯和豪瑟尔两合公司