一种储物仓内料位的移动式测量仪表和测量方法

专利名称：一种储物仓内料位的移动式测量仪表和测量方法
技术领域：
本发明涉及一种测量仪表，具体说是一种非接触式储物仓内物料高度的测量 仪表。 技术背景
在水泥、化工、冶金等诸多领域，大型储物仓都是存放备用物料的最佳选择。 但是大型储物仓体积庞大，甚至有些需要密闭，因此通过人工对于仓内的储物情 况进行监测是非常烦琐的一件事情。目前已经有很多种测量原理和方式的料位 计，但都是固定式的，即一旦安装好之后，便只能长期安置在该点，这些常规的 透射式定点测量只能针对该固定点相应范围内的物料高度变化进行检测，无法对 多个储物仓的料位高度及同个储物仓内整体或局部的密度变化进行测量。对于一 些不必实时监测的储物仓，在每个检测点都相应安装一台料位计不仅增加成本费 用，而且增加了维护的工作量。
通常的透射式定点测量没有必要对储物仓内物料高度或密度进行测算，目前 尚未有简单实用的测算方法可供使用。

发明内容
针对前述储物仓内料位测量存在的问题，本发明提供一种方便移动、操作简 便、结果直观、对不同储物仓进行内部物料状态检测的仪表。 解决上述存在问题所采用的具体技术措施是
根据康普顿-吴有训散射效应，当Y射线与物质发生作用时，会发生康普顿 散射，而当散射角固定时，则散射射线的强度仅与物质的密度有关。用Y射线从 储物仓外面对内部进行辐照，Y射线透过仓壁后被仓内物散射，用探测器接收散 射后的Y射线，若储物仓内的物料密度发生变化，则探测器所接收到的散射Y射 线的强度也会发生相应变化。
这样，只要保证Y射线源与探测器的相对位置以及到储物仓壁的距离和辐射
3角度不变，沿着储物仓壁由下向上的移动，根据探测器所接收的到散射Y射线的 变化情况，可以判断出储物仓内在何处变空或物料的密度变化情况，进而得知储 物仓内的物料高度及密度变化。
按照上述原理， 一种储物仓内料位的移动式测量仪表和测量方法，其特征是 在屏蔽容器开有一斜扇形准直孔，准直孔后部装有一旋转块，Y射线源安置于旋 转块内部，在屏蔽容器中另一侧的与旋转块具有水平高度的位置固定有探测器， 在屏蔽容器上装有屏蔽容器升降装置，探测器传输信号线缆联接主机。
通过屏蔽容器将Y射线源与探测器固定好，使得Y射线源与探测器的相对位 置不会发生变化，并且Y射线源发出的Y射线无法直接照射到探测器上。在使用 过程中，整个屏蔽容器在电机的传动下，由下向上的沿导轨匀速运动。
导轨可以是垂直于地面，也可以是与地面夹一个任意的倾角，只要保证与储 物仓壁平行并且足够接近即可。这样可以适应是竖直壁或倾斜壁的各种储物仓。
屏蔽容器开有一斜扇形准直孔，准直孔后部装有一旋转块，Y射线源安置于 旋转块内部。该旋转块的转动可以手动控制，或者通过电机传动实现旋转动作， 通过旋转块的转动，实现Y射线源是否对正斜扇形准直孔，从而实现限制Y射线 能否辐射出屏蔽容器。
先使屏蔽容器连同Y射线源与探测器一起位于储物仓底部位置，然后给探测 器提供电源，探测器开始工作，同时转动装有Y射线源的旋转块，使得Y射线源 发出的Y射线能够从屏蔽容器中辐射出来，向储物仓照射。被物料散射后的Y射 线被探测器接收到，转化为电子信号传输给主机。
储物仓内料位测量方法是启动电机使屏蔽容器沿着导轨从储物仓底部位置 自下向上地匀速移动，直至储物仓的顶部位置，屏蔽容器位于储物仓底部位置开 始移动时为时间零点，主机根据探测器实时传来的计数率做平面曲线图，图中横 坐标为对应探测器的计数率，纵坐标为对应屏蔽容器的移动时间与移动速度的乘 积，即屏蔽容器移动的高度，待屏蔽容器移动到储物仓的顶部位置后，控制电机 停止转动，同时主机绘制平面曲线图结束，根据图中的曲线情况对储物仓内的物 料状态以及性质进行分析判断当平面曲线图中横坐标计数率急剧变小，与其对 应的纵坐标所示高度为储物仓内料位高度；当横坐标计数率出现变大或变小的折 点，则表示储物仓内物料为两种不同密度的物料。本发明的有益效果在整个的测量过程中，可以通过调整屏蔽容器移动的起 始位置和结束位置来对储物仓的整体或局部进行测量。还可以通过调节电机的转 速来实现对屏蔽容器的移动速度进行控制，实现粗略测量或者细致测量。较常规 方法，先用较快的移动速度对整个储物仓进行粗略扫描测量，然后再用较慢的移 动速度对储物仓的局部重点区域进行细致扫描，使测量更有效率。
本发明的测量仪表结构简单，操作简易，并可以安装在可移动的小车上，或 者分解成几块，在异地重新组成，对不同的储物仓进行测量。 一台测量设备仪表 可以对多个储物仓进行测量，节约大量的成本。


图l本发明的结构示意图
图2实施方式中一种蜗轮蜗杆传动结构示意图
图3实施方式中一种履带传动结构示意图
图4实际使用测量结果数据的效果图
图中1屏蔽容器，2探测器，3准直孔，4旋转体，5 Y射线源，6 电缆孔，7 二根"凹"形导轨，8电机，9丝杠，10履带。
具体实施例方式
结合

本发明的结构和使用测量方法。 一种移动式测量储物仓内料位的测量仪表，如图1所示。 在屏蔽容器l中， 一侧装有探测器2，在探测器2后的位置开有电缆孔6。 在屏蔽容器l的另一侧开有斜扇形的准直孔3。在准直孔3的后面，装有旋转体 4，旋转体的转动，可以通过手动实现，也可以通过电气自动化控制。在旋转体 4的一侧，装有Y射线源5。可以根据储物仓的容积、仓壁的材质和厚度、仓内 物的性质等，选择合适的Y射线源的种类和活度。如果选用同位素放射源，可以 选用的是241Am、 237Cs、 ^Co，但不仅仅是这三种，活度范围一般为5毫居至100 毫居的范围之内。通过旋转体4的旋转，可以使Y射线源5对正准直孔3，或者 背离准直孔3。当Y射线源5对正准直孔3时，Y射线能够沿着准直孔3的束缚 出射；Y射线源5背离准直孔3时，Y射线则无法从屏蔽容器l中射出。而由于 屏蔽容器1的作用，任何情况下，Y射线源5所发出的Y射线都无法直接辐射到 探测器2上，探测器为晶体探测器， 一般选用NaI晶体探测器，内置常规的信号放大电路以及幅度甄别单道电路，使探测器输出的电子信号对应着接收到的散射 Y射线强度。
屏蔽容器1安装在二根"凹"形导轨7中，并可以沿着导轨的延伸方向滑动。 屏蔽容器1滑动的屏蔽容器升降装置，是按照常规方式，通过电机8的传动 来实现，具体实现的方式可以有多种，以下仅介绍二种，但实际可实现的方式并
不仅限于此二种
图2所示的方式是，电机8通过蜗轮蜗杆传动来带动丝杠9转动，而丝杠9 与屏蔽容器1通过螺纹啮合。这样，通过控制电机8的转动方向和速度，就可以 实现控制屏蔽容器1的移动方向和速度。
图3所示的方式是，屏蔽容器1直接与履带10固定，而电机8转动，通过 履带10来拖动屏蔽容器1滑动。可以控制电机8的转动方向和速度，来实现控 制屏蔽容器1的移动方向和速度。
在对储物仓进行测量时，方法以及过程如下
将屏蔽容器1及二根"凹"形导轨7，摆放至尽量靠近储物仓的位置，准直 孔3朝向储物仓。通过调整，使得二根"凹"形导轨7保持与储物仓壁平行，且 到储物仓壁的距离一致。
控制电机8的转动，调整屏蔽容器1对应着储物仓底部位置。旋动旋转体4， 使Y射线源5对正准直孔3， Y射线源5发出的Y射线沿着准直孔3的束缚出射。 Y射线一部分被储物仓壁散射， 一部分穿过储物仓壁与仓内物发生作用，被仓内 物散射，被储物仓壁和仓内物散射的Y射线的一部分被探测器2接收到。当仓内 物的性质发生变化时，则探测器2接收到的散射Y射线的强度会随之发生变化。 特别是当储物仓壁内无物质时，则探测器2只能接收到储物仓壁散射的y射线， 射线强度相对于有物质时，会明显减少。探测器2内置常规的信号放大电路以及 幅度甄别单道电路，使探测器2输出的电子信号以计数率的形式传输给主机，而 计数率的大小则对应着接收到的散射Y射线强度。
控制电机8以合适的速度转动，带动屏蔽容器1匀速向上运动，直到对应储 物仓顶部的位置，使得Y射线源5发出的Y射线均匀地由低到高辐射扫描过储物 仓的各个横截面，同时探测器2将接收到的散射Y射线信息传输给主机。主机以 屏蔽容器1开始匀速运动的时间作为时间零点，做曲线图， 一个坐标轴对应着运动时间与屏蔽容器1移动速度的乘积，即屏蔽容器1的移动距离，另一个坐标轴 则对应着该时间探测器输出的计数率。
扫描之后，根据曲线中的计数率变化情况来判断该时间点探测器所扫描到位 置储物仓内物质的情况。通常情况下，当计数率迅速减少时，则说明储物仓内变空。
图4为储物仓内物质性质变化与探测器计数率曲线图的对应关系示意图。图 中左侧为储物仓示意图，储物仓壁为5mm厚的不锈钢板，内装二种物料，下层 为水泥生料，上层为铁精矿粉，再上为空。图中右侧为主机所做的曲线图，其中 纵坐标为屏蔽容器1的移动时间与移动速度的乘积，实际对应着该时间点Y射线 所扫描的位置，而横坐标则为该时间的探测器2输出的对应接收到散射Y射线强 度的计数率。
从图4中可以看出，扫描过程中，当储物仓内由水泥生料变为铁精矿粉时， 由于物质密度变大，对应的曲线也开始出现计数率变大的折点，即B点；而当由 铁精矿粉变为空时，由于少了物料的散射，探测器2只能接收到储物仓壁散射的 Y射线，因此计数率急剧变小，即A点。因此能够从计数率的变化中分辨出储物 仓内是否有物料以及物料密度的变化。
而如果能够确定每个储物仓内的物料种类，然后将扫描到各种物料以及空时 状态下的对应计数率进行标定，建立数据库的话，那么在以后的测量中，只要保 证每次屏蔽容器1到储物仓壁的距离都与标定时一致，则可以通过探测器2输出 的计数率与标定数据库中的对应关系，来详细确定储物仓内物料的详细情况。
权利要求
1、一种储物仓内料位的移动式测量仪表，其特征是在屏蔽容器开有一斜扇形准直孔，准直孔后部装有一旋转块，γ射线源安置于旋转块内部，在屏蔽容器中另一侧的与旋转块具有水平高度的位置固定有探测器，在屏蔽容器上装有屏蔽容器升降装置，探测器传输信号线缆联接主机。
2、 使用权利要求1所述的一种储物仓内料位的移动式测量仪表的测量方法， 其特征是启动电机使屏蔽容器沿着导轨从储物仓底部位置自下向上地匀速移 动，直至储物仓的顶部位置，屏蔽容器位于储物仓底部位置开始移动时为时间零 点，主机根据探测器实时传来的计数率做平面曲线图，图中横坐标为对应探测器 的计数率，纵坐标为对应屏蔽容器的移动时间与移动速度的乘积，即屏蔽容器移 动的高度，待屏蔽容器移动到储物仓的顶部位置后，控制电机停止转动，同时主 机绘制平面曲线图结束，根据图中的曲线情况对储物仓内的物料状态以及性质进 行分析判断当平面曲线图中横坐标计数率急剧变小，与其对应的纵坐标所示高 度为儲物仓内料位高度；当横坐标计数率出现变大或变小的折点，则表示储物仓 内物料为两种不同密度的物料。
全文摘要
一种储物仓内料位的移动式测量仪表和测量方法，在屏蔽容器准直孔后部装有一γ射线源的旋转块，在屏蔽容器上固定有探测器，在屏蔽容器上装有升降装置，探测器传输信号线缆联接主机。储物仓内料位测量方法是屏蔽容器从储物仓底部位置自下向上地移动至储物仓的顶部位置，主机根据探测器实时传来的计数率做平面曲线图，图中横坐标为计数率，纵坐标为屏蔽容器移动的高度，根据曲线对储物仓内的物料状态以及性质进行分析判断。本发明的测量仪表结构简单，操作简易并可以安装在可移动的小车上，或者分解成几块，在异地重新组成，对不同的储物仓进行测量。一台测量设备仪表可以对多个储物仓进行测量，节约大量的成本，测量效率高。
文档编号G01F23/284GK101629840SQ20091001218
公开日2010年1月20日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者超 佟, 侯朝勤, 建 刘, 刘晓玲, 刘永超, 吴志强, 周洪军, 宋青锋, 伟 张, 建 张, 肖宪东, 龙 赵, 陈树军, 龚亚林 申请人:丹东东方测控技术有限公司