Радиоизотопный уровнемер

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 2 51)5 С О 1 Р 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСК аучно 9..И.Калининаинков констникирадск А.Л.М8)детелГ 2 ьство СССР3/18,(61) 1384957 (21) 4298723/24-10 (22) 28,09.87 (46) 23.10.90. Бюл (71) Центральный н тельский и опытно- институт робототех кибернетики Ленинг ческого института (72) М.Н.Зикеев и (53) 681.128,8(088 (56) Авторское сви Ю 1384957, кл. С 0 18.08.86. СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) РАДИОИЗОТОПНЫЙ УРОВНЕМЕР (57),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, и протяженных детекторов 2 излучения, расположенных по высоте сосуда параллельно оси перемещения источника излучения и смещенных один относительно другого на одинаковое расстоя1601524 ние.,Уровнемер содержит также и формирователей 3, (и. - 1) блоков 6 обработки, (и - 1) блоков 7 счетчиков, (и - 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 так,же преобразователь 4 и выходной каскад 5 В предлагаемом уровнемере для каждых двух рядом расположенных деекторов определяется наибольшаясумма частот сигналов, преобразован ных детекторами 2 в виде импульсной Изобретение относится к приборо:.строению и является усовершенствова:;нием изобретения по авт.св, Р 1384957,Цель изобретения - повышение точности измерений за счет снижения сос тавляющей погрешности измерений от нелинейности характеристики преобразования сигналов детекторами излучения.На Фиг, 1 приведена структурная 30 схема радиоиэотопного уровнемера; на фиг. 2 - 4 - схемы блока счетчиков и блока задания коэффициентов пересчета; на фиг. 5 - рабочая характеристика уровнемера рля олного из участков З измерения.Уровнемер (фиг. 1) содержит источник 1 излучения с коллиматором, и протяженных детекторов 2, и формирователей 3, преобразователь 4, выход ной каскад 5 (и - 1) блоков 6 обработки, (и - 1) блоков 7 счетчиков, коммутатор 8 каналов, блок 9 управления каналами, блок 10 уставок, коммутатор 11 уставок, блок 12 вычитания 4 кодов, сумматор 13 и (и - 1) блоков 14 задания коэффициентов пересчета.Выходы детекторов 2 через формирователи 3 соединены с соответствующими входами блоков 6 обработки, причем 0выход верхнего по высоте сосуда детектора 2 соединен через первый формирователь 3 с первым входом первогоблока 6, выход последнего, нижнегопо высоте сосуда, и-го детектора 2соединен через и-й Формирователь 3 свторым входом последнего (и)-гоблока 6 обработки, выходы каждого1-го (х = 2, 3, , и) Формироватепосле-овательности. Эта сумма определяет область по высоте сосуда,где расположен измеряемый уровень ве.щества. Этот уровень определяетсяпо отношению разности сигналов к ихсумме с двух соседних детекторов.Введение (и - 1) блоков 14 заданиякоэффициентов пересчета позволяетв процессе работы изменять коэффици"енты пересчета блоков 7 счетчиковтаким образом, чтобы обеспечить наименьшую погрешность от нелинейностихарактеристики преобразования сигналов детекторами излучения, 5 ил,ля 3 соединены с первым входом -го и вторым входом (д)-го блоков 6 выходы которых связаны с входами соответствующих блоков 7 счетчиков. В каждом блоке 7 счетчиков два информационных 1-разрядных выхода соединены с соответствующими 1-разрядными входами коммутатора 8 каналов и первым и вторым Е-разрядными входами соответствующего блока 14 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 ш-разрядный выход управления подключены соответственно к входу эа" писи и ш-разрядному входу управления коммутатора 8 каналов, а таксе к ш-разрядному входу коммутатора 11 уставок. К первому и второму 1-разрядным входам блока 12 вычитания кодов подсоединены соответственно Е-разрядный выход коммутатора 11 ус" тавок и первый К-разрядный выход коммутатора 8, второй Е-разрядный выход которого подключен к второму 1 с-разрядному входу сумматора 13. первым -разрядным входом связанного с выходом блока 12 вычитания кодов, а -разрядным выходом - с Е-разрядным входом преобразователя 4, выход которого соединен с выходным каскадом 5. В блоке 10 уставок (и) Е-разрядных выхода соединены с соответствующими5 1601-разрядными входами коммутатора 11уставок.Блок 7 счетчиков (Фиг. 2) содержитпять счетчиков 15-19, соединенныеопределенным образом, при этом коэффициент пересчета счетчика 15 равенК, а счетчиков 16 и 17 соответственноК и К причем два последних коэффициента устанавливаются и изменяютсяс помощью блока 14 задания коэффициентов пересчета в процессе работыустройства.Блок 14 задания коэффициентов пе,.есчета (Фиг, 3) содержит задатчик 20коэффициентов, задатчик 21 порогов,два коммутатора 22 и 23 коэффициентови два элемента 24 и 25 сравнениясоединенных между собой определеннымобразом. При выполнении блока 14 посхеме Фиг. 4 он состоит из двухпостоянных запоминающих устройств(ПЗУ) 2 б и 27, в которых, записанысоответствующие коэффициенты, считываемые по адресу, задаваемому 1 сразрядными числами, поступающими чавходы ПЗУ с блоков 7 счетчиков, свыходов ПЗУ эти коэффициенты подаются на управляющие входы блоков 7 счет.чиков.Радиоизотопный уровнемер работаетследующим образом.Источник 1 излучения с коллиматором испускает поток-квантов вопределенный телесный угол, выбранныйтаким образом, чтобы пучок излученияперекрывал полностью чувствительнуючасть детектора 2, Эти детекторывыполнены протяженными и расположеныпо высоте сосуда параллельно осиперемещения источника 1 излучения сосмещением вдоль этой оси один относительно другого на одинаковую величи"ну Ь , близкую к длине чувствительной части детектора,Каждый детектор 2 преобразует попавший на него поток -квантов в последовательность электрических импульсов,средняя частота Е которых пропорциональна интенсивности излучения, попадающего на данный детектор, икоторая зависит от положения источника 1 излучения относительно линейки детекторов 2 и, следовательно,от уровня вещества в сосуде.Сигналы с выходов детектора 2нормируются по амплитуде в формирователях 3 и поступают на входы блоков6 обработки. На первый вход этого15246 50 10 15 20 25 30 35 40 45 блока поступают сигналы с частотой Г, (с вышерасположенного детектора), на второй вход - с частотой Г (с нижерасположенного детектора), В блоке б на первом выходе Формируется последовательность импульсов с частотой Г, = Г - Гпри Е ) Е (при ЕГР= О), на втором выходе - с частотой 1, = Г - Г при ЕГ (при ЕГ Р = 0), на третьем выходе - с частотой Р = Е + ГСигналы с трех выходов каждого блока б обработки поступают на соответствующий блок 7 счетчиков, а именно на счетчики 16, 17 и 15 импульсов. В первых двух счетчиках подсчитываются импульсы с частотами Ги Р за время, определяемое частотой Рз и коэффициентом Кпересчета счетчика 15. Коэффициенты пересчета счетчиков 16 и 17 в начале измерительного интервала равны соответственно (К) и (К ), .На, вход четвертого счетчика 18 поступают импульсы со средней частотой Г /(К) на вход пятого счетчика 19 - с частотой Г 2/(К), . Когда число импульсов в одном из этих счетчиков превысит пороговое значение Идо, блок 14 задания коэффициентов пересчета изменяет коэффициенты пересчета счетчика 16 или 17 импульсов, в зависимости от того, в каком из счетчиков 18 или 19 число импупьсов превысило пороговое значение. Предположим, что ЕХ, тогда импульсы накапливаются только в счетчике 18, так как Р = О. Тогда блок 14 установит новый коэффициент пересчета счетчика 16, равный (К ), который не изменяется до тех пор, пока число импульсов в счетчике 18 не превыситзначения И ро.т и т дПо окончании измерительного интервала Т число в счетчике 18 равно 1 1 1 (,), (К,). где- число пороговых значений1 доР,Аналогично, если Е) Г, то импульсы накапливаются в счетчике 19, число которых составит(2) Пороговые значения Идля чисел в счетчиках 18 и 19 могут быть различными и независимыми одно от другого, при этом, изменяя их, а также коэффициенты деления (К ), и (К) счетчиков 16 и 17 при регулировке уровнемера, можно уменьшить погрешность от нелинейности.Таким образом, после окончания измерительного интервала Т в счетчиках 18 и 19 записаны -разрядные числа Хи И, определяемые выражениями (1) и (2). Эти числа с информационных выходов блоков 7 поступают на соответствующие 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, где по нему производится запись чисел И. и Б в соответствующие регистры памяти этого коммутатора, после чего Формируется импульс сбро" са, поступающий на входы установки всех блоков 7 счетчиков, по которому входящие,в их состав счетчики 15-19 иМпульсов устанавливаются в "0", Затем укаэанный процесс повторяется.Таким образом, процесс накопления импульсов во всех блоках 7 происходит синхронно, а измерительный интервал Т формируется тем блоком 7, сумма частот сигналов Е+ К (т,е. частота 1) на третьем входе которого больше, чем на третьих входах остальных блоков 7. По окончании измерительного интервала блок 9 управления каналами Формирует ш-разрядный параллельный код, поступающий на управляющие входы коммутатора 8 каналов и коммутатора 11 уставок. Этот код подключает на выход коммутатора 8 числа И и М от того блока 7, у которого на третьем входе наибольшая частота й, + й , а на выход коммутатора 11 подключается Е-разрядное число Ит, соответствующее этому блоку 7 счетчиков. Числа Ипоступают на входы крммутатора 11 с блока 10 уставок, их количество равно количеству блоков 7 и количеству 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 измерительных участков, для каждогоиз которых число М ет равно среднему значению уровня вещества в сосуде для данного участка, это числозадается в блоке 10 при настройкеуровнемера,На первый вход блока 12 вычитания кодов поступает число Ис выхода коммутатора 8, на второй входчисло И ст с выхода коммутатора 11уставок на выходе блока 12 числовыц =ст - ,. Это число подается на первый вход сумматора 13,а на его второй вход - число Исвторого выхода коммутатора 8. На выходе сумматора 13 число И = 1 ст - И 1 + И. Так как И, и И определяются по Формулам (1) и (2), ачастоты Г 1 и 2 зависят от уровняЬ вещества в сосуде, число Мпропорционально уровню вещества,в сосуде, -разрядный сигнал с выходасумматора 13 преобразователем 4 преобразуется к виду, необходимому дляиндикации (например, к двоичному,двоично-десятичному, постоянномунапряжению и т.д.), и подается на выходной каскад 5.В предлагаемом уровнемере по сравнению с известным погрешность отнелинейности характеристики преобразования сигналов детекторами излучения может быть снижена в тем большеечисло раз, чем больше участков измерения, на которых блок 14 задаеткоэффициенты пересчета для счетчиковблока 7.Если действительную характеристику предлагаемого уровнемера (Фиг.5)на данном измерительном участке Ьможно представить параболой аЬ ++ ЬЬ, то в известном она заменяетсяпрямой Ю, которая пересекает параболу в точке Ьк, при этом Е = аЬ+ Ь.В предлагаемом. устройстве действительная характеристика заменяется отрезками прямых. На участке Ь 1 Ь уравнение этой прямой КВ + й, прямаяпересекает параболу в точках ЬиЬ . Решая систему уравнений, можноойределить=а(и +Ь) +Ь и Оценим, например, погрешность от Ьл+ Ьа нелинейности для точки Ь(Ь, + Ьг)дек 2 1, +Ьг- аЬ Для предлагаемого 6 = а( "+юг)гиеи.г 2 Отношение Ь не / Ь и. определяет, как уменьшается погрешность отнелинейности. Например, Ь, = 1/1 Ьк,а Ьг = 3/4 Ь, тогда с учетом (3) и(4) получают Л ц, / Ь нрг.Аналогично можно оценить величинуснижения погрешности и для другихзначений Ь,Таким образом, изобретение позволяет повысить точность измерения уровня вещества э сосуде в несколькораз по сравнению с известным засчет снижения составляющей погрешнос-5ти измерений связанной с нелинейФностью характеристики преобразованиясигналов детекторами излучения. Формула изобретенияРадиоизотопный уровнемер по авт.св. У 1384957, о т л и ч а ю щ и й"с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет снижениясоставляющей погрешности измеренийот нелинейности характеристики преобразования сигналов детекторамиизлучения, в него введены (п - 1)блоков задания козФФициентов пересчета, первый и второй Е-разрядные вхо"ды которых, а также их первый и второй 1-разрядные выходы соединены соответственно с первым и вторым инФормационными 1-разрядными выходамии с первым и вторым 1-разрядными 25 входами управления соответствующих601524 4 Юююу 7 счетчигяб Жююу 7 счещчико геа Ипор 1 тель А.Лук оста ех е дактор И.Шулла Т р д Корректор Э,Лончаков Подпи и ГКНТ С 1 роизводствен