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EP1716396A1 - Radiometrisches füllstandsmessgerät - Google Patents

Radiometrisches füllstandsmessgerät

Info

Publication number
EP1716396A1
EP1716396A1 EP05716689A EP05716689A EP1716396A1 EP 1716396 A1 EP1716396 A1 EP 1716396A1 EP 05716689 A EP05716689 A EP 05716689A EP 05716689 A EP05716689 A EP 05716689A EP 1716396 A1 EP1716396 A1 EP 1716396A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
detector
container
pulse rate
measuring device
detectors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05716689A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Spanke
Holger Steltner
Fabrice Peter
Bernhard Ottenbreit
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Publication of EP1716396A1 publication Critical patent/EP1716396A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G01F23/288—X-rays; Gamma rays or other forms of ionising radiation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/80—Arrangements for signal processing

Definitions

  • the invention relates to a radiometric measuring device.
  • radiometric measuring devices physical quantities, e.g. a level or density of a medium can be measured.
  • Radiometric measuring devices are usually always used when conventional measuring devices cannot be used at the measuring location due to particularly harsh conditions. For example, very often Extremely high temperatures and pressures at the measuring location or there are chemically and / or mechanically very aggressive environmental influences that make it impossible to use other measuring methods.
  • a radioactive emitter e.g. a Co 60 or Cs 137 preparation
  • a radiation protection container placed in a radiation protection container and at a measuring location, e.g. attached to a container filled with a filling material.
  • a container can e.g. a tank, a container, a pipe, a conveyor belt or any other form of container.
  • the radiation protection container has a recess through which the radiation emitted by the radiator positioned for measurement is emitted through a wall of the radiation protection container.
  • a radiation direction is selected in which the radiation penetrates that area of the container that is to be measured.
  • the radiation intensity emerging due to a change in fill level or density is detected quantitatively with a detector.
  • the emerging radiation intensity depends on the geometric arrangement and the absorption. The latter is dependent on the amount of the filling material in the container for level measurement and on the density of the filling material for density measurement.
  • the emerging radiation intensity is consequently a measure of the current filling level or the current density of the filling material in the container.
  • a scintillation detector with a scintillator, for example a scintillation rod, and a photomultiplier is suitable as a detector.
  • the scintillation wand is basically a plexiglass wand that is optically very pure. Flashes of light are emitted by the scintillation material under the influence of gamma radiation. These are detected by the photomultiplier and converted into electrical impulses.
  • a pulse rate with which the pulses occur depends on the radiation intensity and thus a measure of the physical quantity to be measured, for example the fill level or the Density.
  • the scintillator and photomultiplier are usually mounted in a protective tube, for example made of stainless steel.
  • the detector generally has electronics that provide an output signal corresponding to the pulse rate of a higher-level unit.
  • the electronics usually include a controller and a counter.
  • the electrical impulses are counted and a counting rate is derived from which the physical quantity to be measured can be determined.
  • a status of the detector is preferably checked.
  • the status includes an indication of whether the detector is working properly or not.
  • an error message and / or an alarm may be triggered.
  • Two lines are generally provided between the detector and the higher-level unit for transmitting the output signal and the status of the detector.
  • An effective length of the detectors defines the area of the container that can be measured and depends on the required measuring height and the mounting options. Detectors are now available in lengths from approx. 400 mm to approx. 2000 mm. If a length of approx. 2000 mm is not sufficient, two or more detectors can be connected to a radiometric measuring device.
  • each detector has its own electronics. To transmit the output signals and the status of each detector, at least two lines are laid from each detector to the higher-level unit. The output signals of the individual detectors are combined in the higher-level unit to form a sum signal, which reflects the total rate of the detected pulses.
  • the required technical effort increases in proportion to the number of detectors.
  • each detector separate electronics with a counter and a controller must be provided, the status of each detector must be checked individually and each detector must be connected to the higher-level unit using two lines, which then checks the status of each detector and the individual output signals summarizes a measurement signal.
  • the invention consists in a radiometric measuring device for mounting on a container which can be filled with a filling material, with
  • each detector is one of the overlay of the
  • the invention further consists in a radiometric measuring device for mounting on a container which can be filled with a filling material, with
  • a series of detectors is provided, and the collecting line starts at a first detector of the series, from there leads from one detector to the detector adjacent to it and from the last detector to the higher-level unit.
  • each detector comprises a scintillator and a photomultiplier connected to it.
  • the offset generators periodically send reference light flashes through the scintillator via an optical fiber.
  • the higher-level unit is integrated in the last detector in the series.
  • the invention further consists in a method for measuring a physical quantity using one of the aforementioned radiometric measuring devices, in which
  • the invention further consists in a radiometric measuring device for mounting on a container which can be filled with a filling material
  • the invention also consists in a radiometric measuring device for mounting on a container which can be filled with a filling material
  • [103] sends radioactive radiation through the container, [104] - a first and a second detector, [105] - which serve to record radiation penetrating through the container [106] and to generate [107] an electrical pulse rate corresponding to the received radiation and one of the [109] pulse rate to transmit the corresponding output signal to a higher-level unit [111] integrated in the [110] second detector, [112] - in which the emitter has a strength [113] in which a [114] minimum pulse rate greater than zero can always be expected for each detector is
  • An advantage of the invention is that the detectors are only connected by a single line, the collecting line or the connecting line, via which both the status information and the measurement information are transmitted by generating a single output signal that contains both information. This is done by superimposing a status-dependent offset on the pulse rate, or by superimposing a detector-specific offset on the pulse rate depending on the status, or by not doing so.
  • FIG. 1 shows a table on a container
  • FIG. 4 shows one of the superimposition according to FIG. 3 [131] corresponding signal
  • FIG. 5 shows schematically the structure of a measuring device
  • FIG. 6 shows schematically the structure of a measuring device
  • [141] generator for generating a detector-specific offset or a switch is used;
  • FIG. 8 shows schematically the structure of a measuring device
  • Fig. 10 shows the construction of a detector
  • the measuring arrangement comprises a container 3 which can be filled with a filling material 1.
  • the radiometric measuring device is mounted on the container 3 and serves to record a physical quantity, e.g. a filling level of the filling material 1 in the container 3 or a density of the filling material 1.
  • the radiometric measuring device has a radioactive radiator 5, which transmits radioactive radiation through the container 3 during operation.
  • the radiator 5 consists, for example, of a radiation protection container into which a radioactive preparation, for example a Co 60 or Cs 137 preparation, has been introduced.
  • the radiation protection container has an opening through which the radiation emerges at an opening angle ⁇ and the container 3 irradiated.
  • the measuring device comprises at least one detector D, which is used to record radiation penetrating through the container 3 and to generate an electrical pulse rate N corresponding to the recorded radiation.
  • several detectors D can be connected in series to cover a sufficiently large area in which radiation can be recorded. In the embodiment shown in Fig. 1, two detectors, D and D, are provided. 1 2
  • FIG. 2 shows a simplified construction of a detector D.
  • the scintillator 7 and photomultiplier 9 are located in a protective tube 11 shown in Fig. 1, e.g. Made of a stainless steel, which is mounted on an outer wall of the container 3 opposite the radiator 5.
  • the scintillation wand is basically a plexiglass wand that is optically very pure. Radiometric radiation impinging on the scintillator 7 generates flashes of light in the scintillation material. These are detected by the photomultiplier 9 and converted into electrical pulses n.
  • Each detector D comprises electronics 13 which receive the electrical pulses n generated by the photomultiplier 9 and generate a pulse rate N corresponding to the radiation received.
  • the electronics 13 preferably comprises a counter 15 and a microcontroller 17 connected thereto.
  • the counter 15 counts the incoming electrical pulses n and the microcontroller 17 determines a pulse rate N based on the counted pulses n.
  • each detector D additionally has an offset generator 19 which generates an offset O corresponding to a status of the respective detector D.
  • the offset generators 19 are preferably integrated in the microcontroller 17, as shown in FIG. 2.
  • a pulse generator is suitable as the offset generator 19, which generates electrical pulses k with a frequency corresponding to the offset O.
  • the offset O is superimposed on the pulse rate N of the respective detector D. 3 schematically shows such an overlay.
  • the pulses k generated by the offset generator 19 are added to the electrical pulses n received by the photomultiplier 9.
  • An output signal corresponding to the superimposition is shown in FIG. 4.
  • the pulses k of the offset generator 19 are shown as rectangular pulses.
  • the impulses of the photo multipliers 9 are also shown as rectangular pulses. To distinguish them, dashed lines were used to represent the pulses n of the photomultiplier 9.
  • the output signal is generated in the microcontroller 17 and is available via an output stage 20 of the microcontroller 17.
  • a collecting line 21 is provided, to which each detector D supplies its output signal corresponding to the superimposition of the respective pulse rate N and the respective offset O.
  • the collecting line 21 leads from one detector D to the next detector D which is adjacent to it.
  • Fig. 5 shows an embodiment with a series of ⁇ + l three detectors D, D and D connected in series.
  • the collecting line 21 1 2 3 begins at the first detector D of the series. It leads from each detector D to the respective adjacent detector D of the series and ends at the last detector in the series. 5 this is the detector D. It leads from the last detector D to a 3 3 superordinate unit 23.
  • the output signals of the individual detectors D overlap to form a sum signal S that corresponds to the sum of the individual output signals.
  • the higher-level unit 23 derives a measurement signal M and / or a status of the measuring device based on the sum signal S. Various methods can be used for this.
  • Each detector D is assigned a setpoint O for the offset O here.
  • the target values O are to be selected such that they are greater than a sum of the maximum pulse rate N rmx to be expected for the respective detectors D. - smd. [169] 0> ⁇ N "
  • the setpoints O in the exemplary embodiment shown in FIG. 5 should be selected to be greater than 60 pulses k per time interval.
  • the procedure is such that the offset generators 19 of the detectors D generate an offset O which corresponds to the target value O if the respective detector D is working properly and no offset, or an offset of 0 pulses k pro Generate time interval if the detector D is not working properly.
  • the evaluation unit 27 of the higher-level unit 23 forms a difference D from this total count rate G and a count rate corresponding to the sum of the target values O of the offsets O.
  • a memory 28 is connected to the evaluation unit 27, in which the target values O of the offsets O are stored [176].
  • the difference D is negative.
  • a negative difference D means that there is an error. At least one of the detectors D is not working properly.
  • the evaluation unit 27 determines whether the difference D is positive or negative. It recognizes that there is an error if the difference D is negative.
  • the amount IDI of the difference D is therefore between 40 and 100. If detector D is not working properly, the amount IDI of the 2 difference D is between 140 and 200. If detector D is not working properly, the 3 amount IDI is Difference D between 240 and 300. [191] Based on the amount IDI of the difference D, it can consequently be clearly determined which detector D is not working properly. However, the assignment of the amount IDI of the difference D to the detector D concerned requires that only a single detector D is not working properly.
  • the setpoints O, O of the offsets O, O of each possibly affected detector pair D, D must also apply: [193 ] ⁇ Osi + Osj g l ⁇ sk - ⁇ N " BX ; Osk + ⁇ N m I
  • the amount IDI of difference D is consequently between 40 and 100. If detector D is not working properly, the amount IDI of 2 difference D is between 440 and 500. If detector D is not working properly, the 3 amount IDI is Difference D between 940 and 1000.
  • the amount IDI of the 1 2 difference D is therefore between 540 and 600. If the detectors D and D are not working properly, the amount IDI of the difference D is between 1040 and 1100. Working the For detectors D and D, the amount IDI of the difference D is between 2 3 1440 and 1500. [203] If none of the detectors D, D and D is working properly, the amount IDI of the 1 2 3 difference D is between 1540 and 1600. In the exemplary embodiment mentioned, the latter case can therefore also be recognized on the basis of the amount IDI of the difference D. become. [204] If more than three detectors are used, the method must be expanded accordingly.
  • the higher-level unit 23 recognizes the presence of an error on the basis of the difference D and derives the status of the measuring device therefrom.
  • the status contains the information that all detectors D are working properly or at least one is not.
  • the status in the presence of an error can contain the information which detector (s) D is not working properly.
  • the higher-level unit 23 In the event of an error, the higher-level unit 23 generates an output signal representing the status, which is supplied, for example, to a measuring device electronics 29 or a process control center. It can also issue an error message and / or trigger an alarm.
  • the difference D is positive.
  • the higher-level unit 23 recognizes this and generates a measurement signal M based on the sum signal.
  • the measurement signal M corresponds to the difference D. If all detectors are working properly, this difference is positive and equal to the sum of the individual pulse rates N of the individual detectors D.
  • the physical quantity to be measured e.g. a level or a density of the filling material 1 is determined. This can be done in a conventional manner either by means of measuring device electronics 29 integrated in the higher-level unit 23 or in a remote evaluation unit 31.
  • the higher-level unit 23 can also emit an output signal representing the status. In this way, the error-free operation of the detectors D, for example the measuring device electronics 29, the evaluation unit 31 or another location, for example a process control center, can be displayed.
  • the higher-level unit 23 can be spatially arranged in the last detector of a series; but it can also be arranged separately. The same applies to the measuring device electronics 29.
  • An advantage of the invention is that due to the overlapping of the im- pulse rates N and the offsets O and their merging in the collecting line 21 only a single connecting line, namely the collecting line 21 is required to transmit both the actual measurement information and the status information. This considerably reduces the wiring effort required. Esp.
  • the collecting line 21 can be a very simple connection, for example an optical waveguide or a copper line. It is also possible to replace the collecting line 21 by a radio connection. [213]
  • the transfer can be carried out in a very simple manner. Esp. no transmission protocol is required. Rather, the output signals of the individual detectors D can be transmitted with a corresponding calibration via any type of pulse output to a corresponding pulse input of the higher-level unit 23.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a radiometric measuring device according to the invention. Because of the agreement with the exemplary embodiment described above, only the existing differences are explained in more detail below.
  • detectors D are provided which serve to record radiation penetrating through the container 3 and to generate an electrical pulse rate N corresponding to the radiation received.
  • Each detector D comprises an offset generator 19 which superimposes a detector-specific offset O on the pulse rate N of the respective detector D.
  • the offsets O detector specific and independent of the status of the respective detector D.
  • Each detector D has a switch 33 which serves to suppress transmission of the pulse rate N and the offset O when the detector D is working incorrectly.
  • the switch 33 is, for example, a simple switch which interrupts the connection of the respective detector D to the collecting line 21.
  • the switch 33 can also be integrated in the output stage 20 of the microcontroller 17. In operation, therefore, only every correctly functioning detector D leads one Superposition of the respective pulse rate N speaking output signal of the bus 21. Detectors D that do not function properly, however, do not emit an output signal.
  • the collecting line 21 supplies a sum signal corresponding to the superimposition of the output signals to the higher-level unit 23. As already described in connection with the previous exemplary embodiment, this derives a measurement signal and / or a status of the measurement device on the basis of the sum signal.
  • the detectors D can also be constructed in such a way that a switch 35 only prevents the overlaying of the detector-specific offset O if the respective detector D di is not working properly.
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment in which the measuring device has two detectors, namely a first detector D and a second D.
  • the 1 2 measuring device is mounted on the container 3 which can be filled with the filling material 1.
  • the radioactive radiator 5 transmits radioactive radiation through the container 3 during operation.
  • the first and the second detectors D and D serve to receive radiation penetrating through the container 3 and to generate an electrical pulse rate N, N corresponding to the radiation received ,
  • the first detector D has an offset generator 19 which overlays the pulse rate N 1 1 of the first detector D with a 1 1 offset O reflecting the status of the first detector D. This happens, for example, exactly as in the exemplary embodiment described in FIG. 5.
  • a higher-level unit 23 is also provided here. It is integrated in the second detector D.
  • the first detector D is connected via a connecting line 37 to 2 1 of the higher-level unit 23, via which the first detector D supplies an output signal corresponding to the superimposition of the pulse rate N and the offsets O.
  • the connecting line 37 is connected to a first input 39 of the higher-level unit 23.
  • the higher-level unit 23 is supplied with the pulse rate N and the status 2 of the second detector D. 2
  • the second detector D can be equipped with a 2 1 offset generator 19 which overlays the pulse rate N with an offset O reflecting the status of the 2 second detector D.
  • An output signal corresponding to the superimposition is then present at a second input 41 of the higher-level unit 23.
  • the higher-level unit 23 can receive the status information directly via a third input 43.
  • the second detector D then does not need to have an offset generator 19. 8 shows both the offset generator 19 of the second detector D and the alternative third input 43 to be provided.
  • the higher-level unit derives a measuring signal and / or a status of the measuring device on the basis of the incoming signals.
  • the higher-level unit 23 determines a count rate Z, which is equal to the sum of the pulse rate N and the offset O. The difference between this count rate Z and the target value O for the 1 1 sl offset O of the first detector D is then formed. If the difference is positive, detector D works perfectly and the amount of the difference is equal to the pulse rate N of the first detector D. If the difference is negative, the higher-level unit 23 recognizes that the detector D is not working properly. 1
  • the procedure for the second detector D is analogous to 2, i.e. the higher-level unit 23 uses the output signal of the second detector D to determine a count rate Z which is equal to the sum of the pulse rate N 2 2 2 and the offset O. The difference between this count rate Z and the 2 2 setpoint O for the offset O of the second detector D is then formed. If the difference s2 2 2 is positive, detector D works perfectly and the amount of the difference is equal to the 2 pulse rate N of the second detector D. If the difference is negative, the higher-order unit 23 recognizes that the detector D is not working properly. 2
  • the higher-level unit 23 immediately recognizes on the basis of the signal present at the third input 43 whether the second detector D is working properly. 2 Furthermore, it determines a count rate Z, which is equal to the pulse rate N of the second 2 2 2 detector D, on the basis of the output signal of the second detector D arriving at the second input 41. 2
  • both detectors D, D work properly, they are in the higher-level unit 1 2 23 the pulse rates N and N before. From this, a measurement signal is derived from a simple addition of the pulse rates N and N, which corresponds to the radiation picked up by both detectors D and D. In addition, the measurement information of each individual detector D, D is available via the individual pulse rates 2 N, N. If 1 2 1 2 only one of the detectors D or D is working properly, this additional information, as already described 1 2 above, can be used separately.
  • 9 shows a further exemplary embodiment of a measuring device according to the invention. The structure largely corresponds to the embodiment shown in FIG. 8. Therefore, only the existing differences are explained in more detail below. In the exemplary embodiment shown in FIG.
  • the radiator 5 has a strength at which a minimum pulse rate N min greater than zero 1 2 i is always to be expected for each detector D, D.
  • the first detector D is connected via the connecting line 37 to the first input 37
  • the second detector D is connected directly to the second input 41 of the two higher-level unit 23 integrated in the second detector D.
  • no offset generators 19 and no third input 43 are provided.
  • a switch 45 is provided in each detector D, D, which prevents the 1 2 transmission of an output signal corresponding to the pulse rate N or N of the respective detector D, D to the higher-level unit if the detector D, D is faulty is working. 1 2
  • the signals of the detectors D and D fed to the higher-level unit 23 thus correspond to the pulse rate N, N of the detectors D, D if the respective 1 2 1 2 detectors D, D are working properly.
  • the higher-level unit 23 preferably has a first counter, which counts the pulses n arriving at the first input 39 and a second counter, which counts the pulses n arriving at the second input 41, and determines the counting rates Z, Z of the incoming pulses n, n. If a counting rate Z, Z is zero pulses per time interval, the higher-level unit 23 recognizes that the associated detector D, D is not working properly. The status of the measuring device is derived from this and corresponding status information is made available. The status information contains the statement that both detectors D and D work perfectly if both 1 2 count rates Z and Z are different from zero. In the event that one or both 1 2 count rates Z, Z are zero, it contains the statement that the measuring device is not working 1 2 properly. In addition, the status information can contain information on which detector (s) D, D are not working properly. 1 2
  • the status information is provided via an output 47 of the higher-level unit 23, which is preferably also the only output of the second detector D and thus of the measuring device.
  • An alarm can be triggered, for example, on the basis of the status information.
  • both detectors D 1 2 1 and D work perfectly and the higher-level unit 23 derives a measurement signal.
  • This 2 is based on the sum of the count rates Z + Z, which in this case is equal to the sum of the 1 2 pulse rates N + N of the detectors D and D.
  • the measurement signal can be a 1 2 1 2 signal that represents the sum of the pulse rates N + N.
  • the measurement signal is then 1 2 supplied, for example, to measuring device electronics 29 or a separate expansion unit 31, which, based on the measuring signal, determines the quantity to be measured with the measuring device, eg a fill country or density.
  • the measuring device electronics 29 is also arranged, for example, in the second detector D. 2
  • the pulse rates N + N can also be evaluated and / or processed in the higher-level unit 23.
  • a single collecting line or a single connecting line is sufficient to transmit both the status and the actual measuring information.
  • Each detector D can of course only transmit its status to the higher-level unit 23 if the status has been determined beforehand.
  • a number of methods for checking and / or monitoring the correct functioning of detectors are known in measurement technology.
  • the pulse rate N depends on the status of the respective Overlay detector D dependent offset O
  • the status determination is preferably carried out in the manner shown in FIG. 10 in that the offset generators 19 of the detectors D are connected to the scintillator 7 via light guides 49.
  • the offset generators 19 periodically generate reference light flashes 1 and send them through the scintillator 7.
  • the frequency f with which the reference light flashes are emitted is preferably equal to the setpoint value O for the offset O of the respective detector D described at the beginning. If the detector D is working properly, there is a signal at the output that corresponds to the sum of the pulse rate N and the setpoint O. If there is a fault, significantly fewer pulses are detected. If the pulse rate of the detected pulses falls below the target value O, this leads to a negative difference D.
  • An advantage of the invention is that in all radiometric measuring devices according to the invention only a single connection, namely the collecting line 21 or the connecting line 37, is required in order to transmit both the actual measuring information and the status information. This considerably reduces the wiring effort required. Esp. in safety-relevant areas in which radiometric measuring devices are usually used, e.g. In areas with an increased risk of explosion, there are high safety requirements for connecting lines, which are usually associated with increased acquisition and installation costs. These costs are significantly reduced by the radiometric measuring devices according to the invention. This can be a very simple connection, e.g. an optical fiber or a copper line. It is also possible to design the connection as a radio connection.
  • the transfer can be carried out in a very simple manner. Esp. no transmission protocol is required. Rather, the output signals of the individual detectors D can be transmitted with a corresponding calibration via any type of pulse output to a corresponding pulse input of the higher-level unit 23.

Landscapes

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Abstract

Es ist ein radiometrisches Meßgerät zur Montage an einem mit einem Füllgut (1) befüllbaren Behälter (3) vorgesehen, das kostengünstig installiert und betrieben werden kann, mit einem radioaktiven Strahler (5), der im Betrieb radioaktive Strahlung durch den Behälter (3) sendet, mindestens zwei Detektoren (Di), die dazu dienen durch den Behälter (3) hindurchdringende Strahlung aufzunehmen und eine der aufgenommenen Strahlung entsprechende elektrische Impulsrate (Ni) zu erzeugen, bei dem die Detektoren (Di) durch eine einzige außerhalb der Detektoren (Di) verlaufende Leitung miteinander und mit einer übergeordneten Einheit (23) verbunden sind, über die Impulsraten (Ni) und in Form von Offsets (Oi) der Status der Detektoren (Di) übertragen werden.

Description

Beschreibung RADIOMETRISCHES FÜLLSTANDSMESSGERÄT
[001] Die Erfindung betrifft ein radiometrisches Meßgerät. Mittels radiometrischer Meßgeräte sind physikalische Größen, z.B. ein Füllstand oder eine Dichte eines Mediums meßbar.
[002] Radiometrische Meßgeräte werden üblicherweise immer dann eingesetzt, wenn herkömmliche Meßgeräte aufgrund besonders rauer Bedingungen am Meßort nicht einsetzbar sind. Sehr häufig herrschen z.B. am Meßort extrem hohe Temperaturen und Drücke oder es sind chemisch und/oder mechanisch sehr aggressive Umgebungseinflüsse vorhanden, die den Einsatz anderer Meßmethoden unmöglich machen.
[003] In der radiometrischen Messtechnik wird ein radioaktiver Strahler, z.B. ein Co 60 oder Cs 137 Präparat, in einen Strahlenschutzbehälter eingebracht und an einem Meßort, z.B. einem mit einem Füllgut gefüllten Behälter angebracht. Ein solcher Behälter kann z.B. ein Tank, ein Container, ein Rohr, ein Förderband oder eine beliebige andere Behältnisform sein.
[004] Der Strahlenschutzbehälter weist eine Ausnehmung auf, durch die die von dem zur Messung positionierten Strahler ausgesendete Strahlung durch eine Wand des Strah- lenschutzbehälters hindurch ausgestrahlt wird.
[005] Üblicherweise wird eine Abstrahlungsrichtung ausgewählt, bei der die Strahlung denjenigen Bereich des Behälters durchdringt, der messtechnisch erfaßt werden soll. Auf der gegenüberliegenden Seite wird die durch eine Füllstands- bzw. Dichteänderung veränderte austretende Strahlungsintensität mit einem Detektor quantitativ erfaßt. Die austretende Strahlungsintensität ist abhängig von der geometrischen Anordnung und der Absorbtion. Letztere ist bei der Füllstandsmessung abhängig von der Menge des Füllguts im Behälter und bei der Dichtemessung von der Dichte des Füllguts. Folglich ist die austretende Strahlungsintensität ein Maß für den aktuellen Füllstand bzw. die aktuelle Dichte des Füllguts im Behälter.
[006] Als Detektor eignet sich z.B. ein Szintillationsdetektor mit einem Szintillator, z.B. einem Szintillationstab, und einem Photomultiplier. Der Szintillationsstab ist im Prinzip ein Plexiglas-Stab, der optisch sehr rein ist. Unter dem Einfluß von Gammastrahlung werden durch das Szintillationsmaterial Lichtblitze ausgestrahlt. Diese werden durch den Photomultiplier erfaßt und in elektrische Impulse umgesetzt. Eine Impulsrate, mit der die Impulse auftreten ist abhängig von der Strahlungsintensität und somit ein Maß für die zu messende physikalische Größe, z.B. den Füllstand oder die Dichte. Szintillator und Photomultiplier sind üblicherweise in einem Schutzrohr, z.B. aus einem Edelstahl montiert. [007] Der Detektor weist in der Regel eine Elektronik auf, die ein der Impulsrate entsprechendes Ausgangs signal einer übergeordneten Einheit zur Verfügung stellt. Die Elektronik umfaßt üblicherweise eine Steuerung und einen Zähler. Die elektrischen Impulse werden gezählt und es wird eine Zählrate abgeleitet, anhand derer die zu messende physikalische Größe bestimmbar ist.
[008] Zusätzlich wird vorzugsweise ein Status des Dektors überprüft. Der Status beinhaltet im einfachsten Fall eine Angabe darüber, ob der Detektor einwandfrei arbeitet oder nicht. Entsprechend dem Status wird gegebenenfalls eine Fehlermeldung und/oder ein Alarm ausgelöst.
[009] Zur Übertragung des Ausgangs Signals und des Status des Detektors sind in der Regel zwei Leitungen zwischen dem Detektor und der übergeordneten Einheit vorgesehen.
[010] Eine effektive Länge der Detektoren legt den messtechnisch erfaßbaren Bereich des Behälter fest und hängt von der verlangten Meßhöhe und den Montagemöglichkeiten ab. Detektoren sind heute in Längen von ca. 400 mm bis ca. 2000 mm erhältlich. Reicht eine Länge von ca. 2000 mm nicht aus, können an ein radiometrisches Meßgerät zwei oder mehr Detektoren angeschlossen werden.
[011] Dabei weist bei herkömmlichen Meßgeräten jeder Detektor eine eigene Elektronik auf. Zur Übertragung der Ausgangs Signale und des Status jedes Detektors werden mindestens zwei Leitungen von jedem Detektor zu der übergeordneten Einheit verlegt. Die Ausgangssignale der einzelnen Detektoren werden in der übergeordneten Einheit zu einem Summensignal zusammengefaßt, das die Gesamtrate der erfaßten Impulse wiederspiegelt.
[012] Bei Verwendung von zwei oder mehr Detektoren steigt der erforderliche technische Aufwand proportional zu der Anzahl der Detektoren. Für jeden Detektor ist eine eigene Elektronik mit einem Zähler und einer Steuerung vorzusehen, der Status jedes Detektors muß einzeln überprüft werden und jeder Detektor ist mittels zweier Leitungen mit der übergeordneten Einheit zu verbinden, die dann den Status jedes Dektektors überprüft und die einzelnen Ausgangs Signale zu einem Meßsignal zusammenfaßt.
[013] Jede zusätzliche Leitung erhöht die Kosten. Inbesondere, wenn die Detektoren in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, sind die Kosten für zusätzliche Leitungen erheblich. [014] Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein radiometrisches Meßgerät mit zwei oder mehr Detektoren anzugeben, das kostengünstig installiert und betrieben werden kann.
[015] Hierzu besteht die Erfindung in einem radiometrisches Meßgerät zur Montage an einem mit einem Füllgut befüllbaren Behälter, mit
[016] - einem radioaktiven Strahler, der im Betrieb
[017] radioaktive Strahlung durch den Behälter sendet,
[018] - mindestens zwei Detektoren,
[019] — die dazu dienen durch den Behälter hindurchdringende
[020] Strahlung aufzunehmen und eine der
[021] aufgenommenen Strahlung entsprechende
[022] elektrische Impulsrate zu erzeugen,
[023] - Offset-Generatoren, die der Impulsrate jedes
[024] Detektors einen Status des jeweiligen
[025] Detektors wiedergebenden Offset überlagern, und
[026] - einer Sammelleitung,
[027] — der jeder Detektor ein der Überlagerung der
[028] jeweiligen Impulsrate und des jeweiligen Offsets
[029] entsprechendes Ausgangs signal zuführt,
[030] ~ die ein der Überlagerung der Ausgangssignale
[031] entsprechendes Summensignal einer übergeordneten
[032] Einheit zuführt,
[033] — die anhand des Summensignals ein Meßsignal
[034] und/oder einen Status des Meßgeräts ableitet.
[035] Weiter besteht die Erfindung in einem radiometrischen Meßgerät zur Montage an einem mit einem Füllgut befüllbaren Behälter, mit
[036] - einem radioaktiven Strahler, der im Betrieb
[037] radioaktive Strahlung durch den Behälter sendet,
[038] - mindestens zwei Detektoren,
[039] ~ die dazu dienen durch den Behälter hindurchdringende
[040] Strahlung aufzunehmen und eine der
[041] aufgenommenen Strahlung entsprechende
[042] elektrische Impulsrate zu erzeugen,
[043] - Offset-Generatoren, die der Impulsrate jedes
[044] Detektors einen detektor-spezifischen Offset
[045] überlagern, [046] - Abschaltern, die dazu dienen eine Übertragung [047] der Impulsraten und der Offsets zu unterbinden, wenn [048] der Detektor fehlerhaft arbeitet, [049] - einer Sammelleitung, [050] — der jeder einwandfrei arbeitende Detektor ein der [051 ] Überlagerung der j eweiügen Impulsrate und des [052] jeweiligen Offsets entsprechendes Ausgangs signal
[053] zuführt,
[054] — die ein der Überlagerung der Ausgangs signale
[055] entsprechendes Summensignal einer übergeordneten
[056] Einheit zuführt,
[057] — die anhand des Summensignals ein Meßsignal
[058] und/oder einen Status des Meßgeräts ableitet.
[OS] Gemäß einer Ausgestaltung der vorgenannten radiometrischen Meßgeräte ist eine Serie von Detektoren vorgesehen, und die Sammelleitung beginnt bei einem ersten Detektor der Serie, führt von dort von einem Detektor zu dem diesem jeweils benachbarten Detektor und von dem letzten Detektor zur übergeordneten Einheit.
[060] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfaßt jeder Detektor einen Szintillator und einen daran angeschlossenen Photomultiplier.
[061] Gemäß einer Weiterbildung des letztgenannten radiometrisches Meßgeräts senden die Offset-Generatoren über einen Lichtleiter periodisch Referenzlichtblitze durch den Szintillator.
[062] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die übergeordnete Einheit in dem letzten Detektor der Serie integriert.
[063] Weiter besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Messung einer physikalischen Größe mit einem der vorgenannten radiometrischen Meßgeräte, bei dem
[064] - jedem Detektor ein Sollwert für einen Offset
[065] zugeordnet wird, den die Offset-Generatoren der
[066] Detektoren erzeugen, wenn der Detektor einwandfrei
[067] arbeitet, und der größer als eine Summe der für die Detektoren maximal zu
[068] erwartenden Impulsraten ist,
[069] - die übergeordnete Einheit anhand des Summensignals
[070] eine Gesamtzählrate bestimmt,
[071] - die Differenz von dieser Gesamtzählrate und einer
[072] der Summe der Sollwerte der Offsets entsprechenden [073] Zählrate bildet, [074] - erkennt, daß ein Fehler vorliegt, wenn die Differenz [075] negativ ist, und [076] - bei positiver Differenz ein Meßsignal ableitet. [077] Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird bei Vorliegen einer negativen Differenz anhand des Betrages der Differenz bestimmt, welcher der Detektoren fehlerhaft arbeitet. [078]
[079] Weiter besteht die Erfindung in einem radiometrischen Meßgerät zur Montage an einem mit einem Füllgut befüllbaren Behälter, mit
[080] - einem radioaktiven Strahler, der im Betrieb [081] radioaktive Strahlung durch den Behälter sendet,
[082] - einem ersten und einem zweiten Detektor,
[083] — die dazu dienen durch den Behälter [084] hindurchdringende Strahlung aufzunehmen und eine
[085] der aufgenommenen Strahlung entsprechende
[086] elektrische Impulsrate zu erzeugen,
[087] - einem Offset-Generator, der der Impulsrate des [088] ersten Detektors einen einen Status des ersten
[089] Detektors wiedergebenden Offset überlagert, und
[090] - einer im zweiten Detektor integrierten
[091] übergeordneten Einheit,
[092] — mit der der erste Detektor über eine
[093] Verbindungsleitung verbunden ist,
[094] — über die der erste Detektor ein der Überlagerung
[095] der Impulsrate und des Offsets
[096] entsprechendes Ausgangssignal zuführt,
[097] ~ der die Impulsrate und ein Status des zweiten
[098] Detektors zugeführt wird, und
[099] — die anhand der eingehenden Signale ein Meßsignal
[100] und/oder einen Status des Meßgeräts ableitet.
[101] Weiter besteht die Erfindung in einem radiometrischen Meßgerät zur Montage an einem mit einem Füllgut befüllbaren Behälter, mit
[102] - einem radioaktiven Strahler, der im Betrieb
[103] radioaktive Strahlung durch den Behälter sendet, [104] - einem ersten und einem zweiten Detektor, [105] — die dazu dienen durch den Behälter [106] hindurchdringende Strahlung aufzunehmen und eine [107] der aufgenommenen Strahlung entsprechende [108] elektrische Impulsrate zu erzeugen und ein der [109] Impulsrate entsprechendes Ausgangs signal an eine im [110] zweiten Detektor integrierte übergeordnete Einheit [111] zu übertragen, [112] - bei dem der Strahler eine Stärke [113] aufweist, bei der für jeden Detektor immer eine [114] Mindestimpulsrate größer Null zu erwarten ist,
[115] - bei dem in jedem Detektor ein Abscbalter vorgesehen,
[116] der die Übertragung des Ausgangs signals an die
[117] übergeordnete Einheit unterbindet, wenn der Detektor
[118] fehlerhaft arbeitet, und
[119] - bei dem die übergeordnete Einheit anhand der
[120] Ausgangssignale ein Meßsignal und/oder einen Status
[121] des Meßgeräts ableitet.
[122] Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Detektoren nur durch eine einzige Leitung, die Sammelleitung bzw. die Verbindungsleitung, verbunden sind, über die sowohl die Statusinformation als auch die Meßinformation übertragen wird, indem ein einziges Ausgangs signal erzeugt wird, daß beide Informationen beinhaltet. Dies geschieht, indem der Impulsrate ein status-abhängiger Offset überlagert wird, oder indem der Impulsrate abhängig vom Status ein detektor-spezifischer Offset überlagert wird oder dies nicht geschieht.
[123] Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen sieben Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert; gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
[124] Fig. 1 zeigt schermtisch ein an einem Behälter
[125] montiertes radiometrisches Meßgerät mit zwei
[126] Detektoren;
[127] Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau eines Detektors;
[128] Fig. 3 zeigt schermtisch eine Überlagerung von
[ 129] Impulsrate und Off set;
[130] Fig. 4 zeigt ein der Überlagerung gemäß Fig. 3 [131] entsprechendes Signal;
[132] Fig. 5 zeigt schematisch den Aufbau eines Meßgeräts mit
[133] drei Detektoren, bei dem der Impulsrate jedes
[134] Detektors ein vom Status des jeweiligen Detektors
[135] abhängiger Offset überlagert wird;
[136] Fig. 6 zeigt schematisch den Aufbau eines Meßgeräts mit
[137] drei Detektoren, bei dem der Impulsrate jedes
[138] Detektors ein detektor-spezifischer Off set überlagert wird;
[139] Fig. 7 zeigt schermtisch den Aufbau eines Detektors, bei
[140] dem abhängig vom Status des Detektors ein Offset-
[141] Generator zur Erzeugung eines detektor-spezifischen Offsets oder ein Abschalter eingesetzt wird;
[142] Fig. 8 zeigt schematisch den Aufbau eines Meßgeräts mit
[143] zwei Detektoren, bei dem mindestens ein Detektor
[144] einen Offset-Generator aufweist, der der
[145] Impulsrate des Detektors einen vom Status
[146] desselben abhängigen Off set überlagert;
[147] Fig. 9 zeigt schematisch den Aufbau eines Meßgeräts mit
[148] zwei Detektoren, die jeweils einen Abschalter
[149] aufweisen, der eine Übertragung der Impulsrate
[150] unterdrückt, wenn der jeweilige Detektor nicht
[151] einwandfrei arbeitet; und
[152] Fig. 10 zeigt den Aufbau eines Detektors mit
[153] einem Offset-Generator der dem Szintillator
[154] Referenzlichtblitze zuführt.
[155] In Fig. 1 ist schematisch eine Meßanordnung mit einem radiometrischen Meßgerät dargestellt. Die Meßanordnung umfaßt einen mit einem Füllgut 1 befüllbaren Behälter 3. Das radiometrische Meßgerät ist an dem Behälter 3 montiert und dient der Erfassung einer physikalischen Größe, z.B. eines Füllstandes des Füllgutes 1 in dem Behälter 3 oder einer Dichte des Füllguts 1.
[156] Hierzu weist das radiometrische Meßgerät einen radioaktiven Strahler 5 auf, der im Betrieb radioaktive Strahlung durch den Behälter 3 sendet. Der Strahler 5 besteht z.B. aus einem Strahlenschutzbehälter in den ein radioaktives Präparat, z.B. ein Co 60 oder Cs 137 Präparat, eingebracht ist. Der Strahlenschutzbehälter weist eine Öffnung auf, durch die die Strahlung unter einem Öffnungswinkel α austritt und den Behälter 3 durchstrahlt. [157] Das Meßgerät umfaßt mindestens einen Detektor D, der dazu dient durch den Behälter 3 hindurchdringende Strahlung aufzunehmen und eine der aufgenommenen Strahlung entsprechende elektrische Impulsrate N zu erzeugen. Je nach Anwendung können dabei mehrer Detektoren D hintereinander geschaltet werden, um einen ausreichend großen Bereich, in dem Strahlung aufgenommen werden kann, abzudecken. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Detektoren, D und D , vorgesehen. 1 2
[158] Fig. 2 zeigt einen vereinfachten Aufbau eines Detektors D .
[159] Hierbei handelt es sich um einen Szintillationsdetektor mit einem Szintillator 7, hier einem Szintillationstab und einem daran angeschlossenen Photomultiplier 9. Szintillator 7 und Photomultiplier 9 befinden sich in einem in Fig. 1 dargestellten Schutzrohr 11, z.B. aus einem Edelstahl, das an einer dem Strahler 5 gegenüberliegenden Außenwand des Behälters 3 montiert ist. Der Szintillationsstab ist im Prinzip ein Plexiglas-Stab, der optisch sehr rein ist. Auf den Szintillator 7 auftreffende radiometrische Strahlung erzeugt im Szintillationsmaterial Lichtblitze. Diese werden durch den Photomultiplier 9 erfaßt und in elektrische Impulse n umgesetzt.
[160] Jeder Detektor D umfaßt eine Elektronik 13, die die vom Photomultiplier 9 erzeugten elektrischen Impulse n aufnimmt und eine der aufgenommenen Strahlung entsprechende Impulsrate N erzeugt.
[161] Die Elektronik 13 umfaßt vorzugsweise einen Zähler 15 und einen daran angeschlossenen MikrocontroUer 17. Der Zähler 15 zählt die eingehenden elektrischen Impulse n und der MikrocontroUer 17 bestimmt anhand der gezählten Impulse n eine Impulsrate N.
[162] Gemäß einer ersten Ausführungsform weist jeder Detektor D zusätzlich einen Offset-Generator 19 auf, der einen einem Status des jeweiligen Detektors D ent- sprechenden Off set O erzeugt. Die Offset-Generatoren 19 sind vorzugsweise, wie in Fig. 2 dargestellt in dem MikrocontroUer 17 integriert. Als Offset-Generator 19 eignet sich z.B. ein Impulsgenerator, der elektrische Impulse k mit einer dem Off set O ent- sprechenden Frequenz erzeugt. Der Offset O wird der Impulsrate N des jeweiligen Detektors D überlagert. Fig. 3 zeigt schematisch eine solche Überlagerung. Dabei werden die vom Offset-Generator 19 erzeugten Impulse k den vom Photomultiplier 9 aufgenommenen elektrischen Impulsen n hinzuaddiert. Ein der Überlagerung ent- spechendes Ausgangs signal ist in Fig. 4 dargestellt. Dort sind die Impulse k des Offset-Generators 19 als Rechteckimpulse dargestellt. Die Impulse n des Photo- multipliers 9 sind ebenfalls als Rechteckimpulse dargestellt. Zur Unterscheidung wurde für die Darstellung der Impulse n des Photomultipliers 9 eine gestrichelte Linienführung verwendet.
[163] Das Ausgangssignal wird im MikrocontroUer 17 generiert und steht über eine Ausgangsstufe 20 des Mikrokontrolers 17 zur Verfügung.
[164] Es ist eine Sammelleitung 21 vorgesehen, der jeder Detektor D sein der Überlagerung der jeweiligen Impulsrate N und des jeweiligen Offsets O ent- sprechendes Ausgangs signal zuführt. [165] Die Sammelleitung 21 führt von einem Detektor D zum nächsten diesem jeweils benachbarten Detektor D . Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer Serie von ι+l drei hintereinander geschalteten Detektoren D , D und D . Die Sammelleitung 21 1 2 3 beginnt bei dem ersten Detektor D der Serie. Sie führt von jedem Detektor D zu dem diesen jeweils benachbarten Detektor D der Serie und endet beim letzten Detektor der Serie. In Fig. 5 ist dies der Detektor D . Vom letzten Detektor D führt sie zu einer 3 3 übergeordneten Einheit 23. [166] In der Sammelleitung 21 überlagern sich die Ausgangs Signale der einzelnen Detektoren D zu einem Summensignal S, daß der Summe der einzelnen Aus- gangs Signale entspricht.
[167] Die übergeordnete Einheit 23 leitet anhand des Summensignals S ein Meßsignal M und/oder einen Status des Meßgeräts ab. Hierzu sind verschiedene Verfahren einsetzbar.
[168] Ein erstes Verfahren wird nachfolgend anhand des in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei wird jedem Detektor D ein Sollwert O für den Offset O zugeordnet. Die Sollwerte O sind so zu wählen, daß sie größer als eine Summe der für die jeweiligen Detektoren D zu erwartende maximalen Impulsrate N rmx . - smd. [169] 0 > Σ N "
[170] Ist die zu erwartende maximale Impulsrate N ιm jedes Detektors D beispielsweise kleiner als 20 Impulse n pro Zeitintervall, so sind die Sollwerte O bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel größer als 60 Impulse k pro Zeitintervall zu wählen. [171] Im einfachsten Fall wird so verfahren, das die Offset-Generatoren 19 der Detektoren D einen Offset O erzeugen der dem Sollwert O entspricht, wenn der jeweilige Detektor D einwandfrei arbeitet und keinen Off set, bzw. einen Offset von 0 Impulsen k pro Zeitintervall, erzeugen, wenn der Detektor D nicht einwandfrei arbeitet. [172] Die übergeordnete Einheit 23 weist einen Zähler 25 und eine daran angeschlossene Auswerteeinheit 27 auf. Der Zähler 25 zählt die eingehenden Impulse n , k Es wird anhand des Summensignals eine Gesamtzählrate G bestimmt. Die Gesamtzählrate G ist gleich der Summe der einzelnen Impulsraten N der einzelnen Detektoren D und der einzelnen Offsets O . [173] Folglich gilt: [174] G = Σ (N + O )
[175] In einem nächsten Schritt bildet die Auswerteeinheit 27 der übergeordnete Einheit 23 eine Differenz D von dieser Gesamtzählrate G und einer der Summe der Sollwerte O der Offsets O entsprechenden Zährrate. Hierzu ist an die Auswerteeinheit 27 ein Speicher 28 angebunden, in dem die Sollwerte O der Offsets O abgelegt sind [176] Es gilt:
[177] D = G - Σ O
[178] Wenn alle Detektoren einwandfrei arbeiten, ist diese Differenz positiv und gleich der Summe der Impulsraten N der einzelnen Detektoren D .
[179] Arbeitet mindestens ein Detektor D nicht einwandfrei ist die Differenz D negativ. Eine negative Differenz D bedeutet, daß ein Fehler vorliegt. Mindestens einer der Detektoren D arbeitet nicht einwandfrei.
[180] Die Auswerteeinheit 27 bestimmt, ob die Differenz D positiv oder negativ ist. Sie erkennt, daß ein Fehler vorliegt, wenn die Differenz D negativ ist.
[181] Zusätzlich kann, bei vorliegen einer negativen Differenz D, d.h. eines Fehlers, anhand des Betrages ςDς der Differenz D bestimmt werden, welcher der Detektoren D fehlerhaft arbeitet. Dies erleichtert eine an die Fehlererkennung anschließende Fehlersuche sowie die Behebung des Fehlers. [182] Hierzu werden beispielsweise bei dem anhand von Fig. 5 beschriebenen Ausführungsbeispiel alle Sollwerte O der Offsets O so gewählt, daß sie voneinander verschieden sind, und die Differenz jeweils zweier Sollwerte O jeweils größer als die Summe der für die jeweiligen Detektoren D zu erwartende maximalen Impulsrate N max sind, d.h. es gilt:
[186] Gilt, wie oben als Beispiel angegeben N "^ < 20 so kann beispielsweise der Sollwert O = 100, der Sollwert O = 200 und der Sollwert O = 300 gewählt werden. s2
[187] Arbeitet ein einzelner Detektor D nicht einwandfrei so gilt für den Betrag IDI der Differenz D: [188] IDI= l∑ N - O I und somit
[189] O - Σ N ,,mx < IDI< O
[190] Arbeitet Detektor D nicht einwandfrei liegt der Betrag IDI der Differenz D folglich zwischen 40 und 100. Arbeitet Detektor D nicht einwandfrei liegt der Betrag IDI der 2 Differenz D zwischen 140 und 200. Arbeitet Detektor D nicht einwandfrei liegt der 3 Betrag IDI der Differenz D zwischen 240 und 300. [191] Anhand des Betrags IDI der Differenz D läßt sich folglich eindeutig bestimmen, welcher Detektor D nicht einwandfrei arbeitet. Die Zuordnung des Betrag IDI der Differenz D zu dem betroffenen Detektor D setzt allerdings voraus, daß nur ein einziger Detektor D nicht einwandfrei arbeitet.
[192] Möchte man auch bei zwei nicht einwandfrei arbeitenden Detektoren D und D ermitteln, welche Detektoren D , D dies sind, so muß zusätzlich für die Sollwerte O , O der Offsets O , O jedes möglicherweise betroffene Detektorpaares D , D gelten: [193] ^Osi + Osj g lÖsk - Σ N "BX ; Osk + Σ N m I
[194] Um bei dem angeführten Beispiel zu bleiben kann beispielsweise der Sollwert O sl für den ersten Detektor D gleich 100, der Sollwert O für den zweiten Detektor D 1 s2 2 gleich 500 und der Sollwert O für den dritten Detektor D gleich 1000 gesetzt s3 3 werden. [195] Arbeitet nur ein Detektor D nicht einwandfrei so gilt für den Betrag IDI der Differenz D: [196] IDI= l∑ N - O I und somit
[197] O - Σ N ^ i' lDk O
[198] Arbeitet Detektor D nicht einwandfrei liegt der Betrag IDI der Differenz D folglich zwischen 40 und 100. Arbeitet Detektoren D nicht einwandfrei liegt der Betrag IDI der 2 Differenz D zwischen 440 und 500. Arbeitet Detektor D nicht einwandfrei liegt der 3 Betrag IDI der Differenz D zwischen 940 und 1000.
[199] Arbeiten die Detektoren D und D nicht einwandfrei so gilt für den Betrag IDI der > J Differenz D:
[200] IDI= l∑ N - O - O I und somit
[201] O + O - Σ N * < IDk O + O
[202] Arbeiten die Detektoren D und D nicht einwandfrei liegt der Betrag IDI der 1 2 Differenz D folglich zwischen 540 und 600. Arbeiten die Detektoren D und D nicht 1 3 einwandfrei liegt der Betrag IDI der Differenz D zwischen 1040 und 1100. Arbeiten die Detektoren D und D nicht einwandfrei liegt der Betrag IDI der Differenz D zwischen 2 3 1440 und 1500. [203] Arbeitet keiner der Detektoren D , D und D einwandfrei liegt der Betrag IDI der 1 2 3 Differenz D zwischen 1540 und 1600. Bei dem genannten Ausführungsbeispiel kann folglich anhand des Betrages IDI der Differenz D auch der letztgenannte Fall erkannt werden. [204] Werden mehr als drei Detektoren eingesetzt, ist das Verfahren entsprechend zu erweitern. [205] Die übergeordnete Einheit 23 erkennt anhand der Differenz D das Vorliegen eines Fehler und leitet daraus den Status des Meßgeräts ab. Im einfachsten Fall enthält der Status die Information, daß alle Detektoren D einwandfrei arbeiten oder mindestens einer dies nicht tut. Zusätzlich kann der Status bei Vorliegen eines Fehlers die Information enthalten, welcher bzw. welche Detektor/en D nicht einwandfrei arbeiten.
[206] Bei Vorliegen eines Fehlers erzeugt die übergeordnete Einheit 23 ein den Status wiedergebendes Ausgangs signal, das beispielsweise einer Meßgerätelektronik 29 oder einer Prozeßleitstelle zugeführt wird. Sie kann zusätzlich eine Fehlermeldung abgeben und/oder einen Alarm auslösen.
[207] Liegt kein Fehler vor, so ist die Differenz D positiv. Die übergeordnete Einheit 23 erkennt dies und erzeugt anhand des Summensignals ein Meßsignal M Im einfachsten Fall entspricht das Meßsignal M der Differenz D. Wenn alle Detektoren einwandfrei arbeiten, ist diese Differenz positiv und gleich der Summe der einzelnen Impulsraten N der einzelnen Detektoren D
[208] ' D = G - Σ O = Σ N
[209] Anhand dieses Meßsignals wird die zu messende physikalische Größe, z.B. ein Füllstand oder eine Dichte des Füllguts 1 bestimmt. Dies kann auf herkömmliche Weise entweder mittels einer in der übergeordneten Einheit 23 integrierten Meßgerätelektronik 29 oder in einer entfernt angeordneten Auswerteeinheit 31 geschehen.
[210] Arbeiten alle Detektoren D einwandfrei kann die übergeordnete Einheit 23 ebenfalls ein den Status wiedergebendes Ausgangssignal abgeben. Hierdurch kann auch das fehlerfreie arbeiten der Detektoren D , beispielsweise der Meßgerätelektronik 29, der Auswerteeinheit 31 oder einer anderen Stelle, z.B. einer Prozeßleitstelle, angezeigt werden. [211] Die übergeordnete Einheit 23 kann räumlich in dem jeweils letzten Detektor einer Serie angeordnet sein; sie kann aber auch separat angeordnet sein. Das gleiche gilt für die Meßgerätelektronik 29. [212] Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß aufgrund der Überlagerung der Im- pulsraten N und der Offsets O und deren Zusammenführung in der Sammelleitung 21 nur eine einzige Verbindungsleitung, nämlich die Sammelleitung 21 benötigt wird, um sowohl die eigentliche Meßinformation als auch die Statusinformation zu übertragen. Dies reduziert den erforderlichen Verdrahtungsaufwand erheblich. Insb. in sicherheitsrelevanten Bereichen, in denen radiometrische Meßgeräte üblicherweise eingesetzt werden, z.B. in Bereichen mit erhöhter Explosionsgefahr, bestehen hohe Sicherheitsanforderungen an Verbindungsleitungen, mit denen in der Regel erhöhte An- schaffungs- und Installationskosten verbunden sind. Diese Kosten werden durch die erfindungsgemäßen radiometrischen Meßgeräte deutlich reduziert. Die Sammelleitung 21 kann eine sehr einfache Verbindung, z.B. ein Lichtwellenleiter oder eine Kupferleitung sein. Ebenso ist es möglich die Sammelleitung 21 durch eine Funkverbindung zu ersetzen. [213] Die Übertragung kann auf sehr einfache Weise vorgenommen werden. Insb. wird kein Übertragungsprotokoll benötigt. Die Übertragung der Ausgangs Signale der einzelnen Detektoren D kann vielmehr bei entsprechender Kalibration über jede Art von Impulsausgang zu einem entsprechenden Impulseingang der übergeordneten Einheit 23 erfolgen.
[214] Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen radiometrischen Meßgeräts. Aufgrund der Übereinstimmung zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel werden nachfolgend lediglich die bestehenden Unterschiede näher erläutert.
[215] Auch hier sind Detektoren D vorgesehen, die dazu dienen durch den Behälter 3 hindurchdringende Strahlung aufzunehmen und eine der aufgenommenen Strahlung entsprechende elektrische Impulsrate N zu erzeugen.
[216] Jeder Detektor D umfaßt einen Offset-Generator 19, der der Impulsrate N des jeweiligen Detektors D einen detektor-spezifischen Offset O überlagert. Im Un- ι di terschied zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel sind die Offsets O detektor- spezifisch und unabhängig vom Status des jeweiligen Detektors D .
[217] Jeder Detektor D weist einen Abschalter 33 auf, der dazu dient eine Übertragung der Impulsrate N und des Offsets O zu unterdrücken, wenn der Detektor D fehlerhaft ι dl l arbeitet. Der Abschalter 33 ist beispielsweise ein einfacher Schalter, der die Verbindung des jeweiligen Detektors D zur Sammelleitung 21 unterbricht. Der Abschalter 33 kann aber auch in der Ausgangs stufe 20 des MikroControllers 17 integriert sein. [218] Im Betrieb führt folglich nur jeder einwandfrei arbeitende Detektor D ein der Überlagerung der jeweiligen Impulsrate N ent- sprechendes Ausgangssignal der Sammelleitung 21 zu. Nicht einwandfrei arbeitende Detektoren D geben dagegen kein Ausgangssignal ab.
[219] Die Sammelleitung 21 führt, wie auch bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, ein der Überlagerung der Ausgangssignale entsprechendes Summensignal der übergeordneten Einheit 23 zu. Diese leitet, wie bereits im Zusammenhang mit dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel beschrieben, anhand des Summensignals ein Meßsignal und/oder einen Status des Meßgeräts ab.
[220] Bei entsprechender Wahl der detektor-spezifischen Offsets O kann hier, genau wie di bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, erkannt werden, welcher bzw. welche Detektor/en D nicht einwandfrei arbeiten. Zusätzlich kann eine Restzählrate R, die gleich der Summe der Zählraten N der einwandfrei arbeitenden Detektoren D ist, bestimmt werden. [221] Sie ist gleich der Differenz aus der Gesamtzählrate G und der Summe der Offsets O der einwandfrei arbeitenden Detektoren D . Arbeitet beispielsweise der Detektor D di x nicht einwandfrei, so gilt: [222] R = G - Σ ≠ O ι,ι x di
[223] Hieraus können gegebenenfalls hilfreiche Zusatzinformationen abgeleitet werden. Als Beispiel sei hier nur eine Füllstandsmessung mit zwei Detektoren genannt, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Fällt einer der Detektoren D oder D aus, so kann anhand der 1 2 Zählrate N des verbleibenden Detektors bestimmt werden, ob sich Füllgut 1 in dem vom verbleibenden Detektor abgedeckten Bereich des Behälters 3 befindet. Diese rudimentäre Füllstandsinformation kann z.B. zur sicherheitsgerichteten Steuerung eines Befüllens oder Entleerens des Behälters 3 herangezogen werden. So kann z.B. ein Überfüllen oder Leerlaufen des Behälters 3 vermieden werden. [224] Alternativ zu der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform, können die Detektoren D auch so aufgebaut sein, daß durch einen Abschalter 35, lediglich die Überlagerung des detektor-spezifischen Offsets O unterbunden wird, wenn der jeweilige Detektor D di nicht einwandfrei arbeitet. Dies ist in Fig. 7 dargestellt. Arbeitet der Detektor D nicht einwandfrei, wird die Addition des Offset O durch den Abschalter 34 unterbunden. di Dies ist in Fig. 7 durch eine Oder-Knüpfung von Offset-Generator 19 und Abschalter 34 dargestellt. Diese Kombination von Offset-Generator 19 und Abschalter 34 bildet im Ergebnis einen Offset-Generator, der einen status-abhängigen Offset abgibt. Mit dem Summensignal wird in diesem Fall genauso verfahren, wie bei dem anhand von Fig. 5 erläuterten Ausführungsbeispiel. [225] In Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Meßgerät zwei Detektoren, nämlich einen ersten Detektor D und einen zweiten D aufweist. Das 1 2 Meßgerät ist an dem mit dem Füllgut 1 befüllbaren Behälter 3 montiert. Der radioaktive Strahler 5 sendet im Betrieb radioaktive Strahlung durch den Behälter 3. Der erste und der zweite Detektor D und D , dienen dazu durch den Behälter 3 hindurch- 1 2 dringende Strahlung aufzunehmen und eine der aufgenommenen Strahlung entsprechende elektrische Impulsrate N , N zu erzeugen. [226] Der erste Detektor D weist einen Offset-Generator 19 auf, der der Impulsrate N 1 1 des ersten Detektors D einen den Status des ersten Detektors D wiedergebenden 1 1 Offset O überlagert. Dies geschieht beispielsweise genau wie bei dem in Fig. 5 beschriebenen Ausführungsbeispiel. [227] Es ist auch hier eine übergeordnete Einheit 23 vorgesehen. Sie ist im zweiten Detektor D integriert. Der erste Detektor D ist über eine Verbindungsleitung 37 mit 2 1 der übergeordneten Einheit 23 verbunden, über die der erste Detektor D ein der Überlagerung der Impulsrate N und des Off sets O entsprechendes Ausgangs signal zuführt. Die Verbindungsleitung 37 ist hierzu an einen ersten Eingang 39 der übergeordneten Einheit 23 angeschlossen. [228] Zusätzlich werden der übergeordneten Einheit 23 die Impulsrate N und der Status 2 des zweiten Detektors D zugeführt. 2
[229] Hierzu kann der zweite Detektor D genau wie der erste Detektor D mit einem 2 1 Offset-Generator 19 ausgestattet sein, der der Impulsrate N einen den Status des 2 zweiten Detektors D wiedergebenden Offset O überlagert. Ein der Überlagerung ent- 2 2 sprechendes Ausgangssignal liegt dann an einem zweiten Eingang 41 der übergeordneten Einheit 23 an. [230] Alternativ kann die übergeordnete Einheit 23 die Statusinformation unmittelbar über einen dritten Eingang 43 erhalten. Der zweite Detektor D braucht bei dieser Ausführungsvariante dann keinen Offset-Generator 19 aufzuweisen. In Fig. 8 ist sowohl der Offset-Generator 19 des zweiten Detektors D als auch der alternativ vorzusehende 2 dritte Eingang 43 dargestellt. [231] Die übergeordnete Einheit leitet anhand der eingehenden Signale ein Meßsignal und/oder einen Status des Meßgeräts ab. [232] Dies geschieht analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, indem den Offsets O und gegebenenfalls O ein Sollwert O , O zugewiesen wird, den der 1 2 sl s2 jeweilige Off set O , O annimmt, wenn der zugehörige Detektor D , D einwandfrei 1 2 1 2 arbeitet. Arbeitet der Detektor D , D nicht einwandfrei, so wird beispielsweise kein Offset überlagert. [233] Da die übergeordnete Einheit 23 in dem zweiten Detektor D integriert ist, können 2 die Informationen der Detektoren D und D über die Eingänge 37, 39 und gegebenenfalls 41 getrennt verarbeitet werden, ohne daß zusätzlich zu der Verbindungsleitung 37 weitere außerhalb der Detektoren verlaufende Leitungen erforderlich sind. [234] Dies bietet den Vorteil, daß die Sollwerte O und gegebenenfalls O lediglich sl s2 größer sein müssen als die maximal für den jeweiligen Detektor D , D zu erwartende Impulsrate N ιmx, aber durchaus kleiner als die Summer der maximal zu erwartende i Impulsrate N "" + N " sein können. Dies verbessert die Meßgenauigkeit. 1 2
[235] Anhand des Ausgangssignals des ersten Detektors D bestimmt die übergeordnete Einheit 23 eine Zählrate Z , die gleich der Summe der Impulsrate N und des Offsets O ist. Anschließend wird die Differenz dieser Zählrate Z und des Sollwerts O für den 1 1 sl Offset O des ersten Detektors D gebildet. Ist die Differenz positiv, so arbeitet Detektor D einwandfrei und der Betrag der Differenz ist gleich der Impulsrate N des ersten Detektors D . Ist die Differenz negativ, so erkennt die übergeordnete Einheit 23, daß der Detektor D nicht einwandfrei arbeitet. 1
[236] Bei der Ausführungsvariante, bei der der zweite Detektor D ebenfalls mit einem 2 Offset-Generator 19 ausgestattet ist wird hinsichtlich des zweiten Detektors D analog 2 vorgegangen, d.h. die übergeordnete Einheit 23 bestimmt anhand des Ausgangs signals der zweiten Detektors D eine Zählrate Z , die gleich der Summe der Impulsrate N 2 2 2 und des Offsets O ist. Anschließend wird die Differenz dieser Zählrate Z und des 2 2 Sollwerts O für den Offset O des zweiten Detektors D gebildet. Ist die Differenz s2 2 2 positiv, so arbeitet Detektor D einwandfrei und der Betrag der Differenz ist gleich der 2 Impulsrate N des zweiten Detektors D . Ist die Differenz negativ, so erkennt die über- 2 2 geordnete Einheit 23, daß der Detektor D nicht einwandfrei arbeitet. 2
[237] Bei der alternativen Ausführungsvariante, bei der die Statusinformation separat übertragen wird, erkennt die übergeordnete Einheit 23 anhand des am dritten Eingang 43 anliegenden Signals unmittelbar, ob der zweite Detektor D einwandfrei arbeitet. 2 Weiter bestimmt sie anhand des am zweiten Eingang 41 eingehenden Ausgangs signals des zweiten Detektors D eine Zählrate Z , die gleich der Impulsrate N des zweiten 2 2 2 Detektors D ist. 2
[238] Bei beiden Varianten hegt in der übergeordneten Einheit 23 folglich der Status des ersten und des zweiten Detektors D und D vor. 1 2
[239] Arbeiten beide Detektoren D , D einwandfrei, liegen in der übergeordneten Einheit 1 2 23 die Impulsraten N und N vor. Hieraus wird durch eine einfache Addition der Im- 1 2 pulsraten N und N ein Meßsignal abgeleitet, daß der von beiden Detektoren D und D aufgenommenen Strahlung entspricht. Zusätzlich steht über die einzelnen Impulsraten 2 N , N die Meßinforrmtion jedes einzelnen Detektors D , D zur Verfügung. Arbeitet 1 2 1 2 nur einer der Detektoren D oder D einwandfrei, kann diese Zusatzinformation, wie 1 2 bereits weiter oben beschrieben, separat genutzt werden. [240] Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Meßgeräts. Der Aufbau entspricht weitestgehend dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel. Deshalb werden nachfolgend lediglich die bestehenden Unterschiede näher erläutert. [241] Bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Strahler 5 eine Stärke auf, bei der für jeden Detektor D , D immer eine Mindestimpulsrate N mιn größer Null 1 2 i zu erwarten ist. [242] Der erste Detektor D ist über die Verbiήdungsleitung 37 an den ersten Eingang 37 angeschlossen, der zweite Detektor D ist unmittelbar an den zweiten Eingang 41 der 2 im zweiten Detektor D integrierten übergeordneten Einheit 23 angeschlossen. Im Un- 2 terschied zu dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel sind keine Offset- Generatoren 19 und kein dritter Eingang 43 vorgesehen. [243] Stattdessen ist in jedem Detektor D , D ein Abschalter 45 vorgesehen, der die 1 2 Übertragung eines der Impulsrate N bzw. N des jeweiligen Detektors D , D entsprechenden Ausgangs signal an die übergeordnete Einheit unterbindet, wenn der Detektor D , D fehlerhaft arbeitet. 1 2
[244] Die der übergeordneten Einheit 23 zugeführten Signale der Detektoren D und D entsprechen somit der Impulsrate N , N der Detektoren D , D , wenn die jeweiligen 1 2 1 2 Detektoren D , D einwandfrei arbeiten. 1 2
[245] Die übergeordnete Einheit 23 weist vorzugsweise einen ersten Zähler auf, der die am ersten Eingang 39 eingehenden Impulse n zählt und einen zweiten Zähler, der die am zweiten Eingang 41 eingehenden Impulse n zählt, und bestimmt die Zählraten Z , Z der eingehenden Impulse n , n . Beträgt eine Zählrate Z , Z Null Impulse pro Zeit- 2 1 2 1 2 intervall, so erkennt die übergeordnete Einheit 23, daß der zugehörige Detektor D , D nicht einwandfrei arbeitet. Hieraus wird der Status des Meßgeräts abgeleitet und eine entsprechende Statusinforrmtion zur Verfügung gestellt. Die Statusinforrmtion enthält die Aussage, daß beide Detektoren D und D einwandfrei arbeiten, wenn beide 1 2 Zählraten Z und Z von Null verschieden sind. Für den Fall, daß eine oder beide 1 2 Zählraten Z , Z gleich Null sind, enthält sie die Aussage, daß das Meßgerät nicht 1 2 einwandfrei arbeitet. Zusätzlich kann die Statusinformation Angaben dazu enthalten, welcher bzw. welche Detektor/en D , D nicht einwandfrei arbeiten. 1 2
[246] Die Statusinformation wird über einen Ausgang 47 der übergeordneten Einheit 23, der vorzugsweise gleichzeitig der einzige Ausgang des zweiten Detektors D und damit des Meßgeräts ist, bereitgestellt. Anhand der Statusinformation kann beispielsweise ein Alarm ausgelöst werden.
[247] Sind beide Zählraten Z und Z von Null verschieden, arbeiten beide Detektoren D 1 2 1 und D einwandfrei und die übergeordnete Einheit 23 leitet ein Meßsignal ab. Dies 2 basiert auf der Summe der Zählraten Z + Z , die in diesem Fall gleich der Summe der 1 2 Impulsraten N + N der Detektoren D und D ist. Das Meßsignal kann dabei ein 1 2 1 2 Signal sein, daß die Summe der Impulsraten N + N wiedergibt Das Meßsignal wird 1 2 dann beispielsweise einer Meßgerätelektronik 29 oder einer separaten Ausweiteeinheit 31 zugeführt, die anband des Meßsignals die mit dem Meßgerät zu messende Größe, z.B. einen Füllsland oder eine Dichte, bestimmt. Die Meßgerätelektronik 29 ist beispielsweise ebenfalls im zweiten Detektor D angeordnet. 2
[248] Alternativ kann eine Auswertung und/oder Verarbeitung der Impulsraten N + N , auch in der übergeordneten Einheit 23 vorgenommen werden.
[249] Status und/oder Meßsignal stehen über den Ausgang 47 zur Verfügung.
[250] Bei allen erfindungsgemäßen Meßgeräten genügt eine einzige Sammelleitung bzw. eine einzige Verbindungsleitung um sowohl den Status als auch die eigentliche Meßinformation zu übertragen.
[251] Jeder Detektor D kann natürlich nur dann seinen Status an die übergeordnete Einheit 23 übermitteln, wenn der Status zuvor bestimmt worden ist. In der Meßtechnik sind eine Reihe von Verfahren zur Kontrolle und/oder Überwachung der einwandfreien Arbeitsweise von Detektoren bekannt.
[252] Ein Beispiel hierzu ist die Kontrolle und/oder Überwachung der Energieversorgung der Detektoren oder einzelner Detektorbestandteile.
[253] Weiter ist es bei den beschriebenen Detektoren D möglich, die optische Kopplung zwischen dem Szintillator 7 und dem Photomultiplier 11 zu kontrollieren. [254] Hierzu werden z.B. über einen Lichtleiter 49 kontinuierlich Referenzlichtblitze durch den Szintillator 7 gesendet. Unabhängig davon ob der Szintillator 7 Gammastrahlung ausgesetzt ist oder nicht, müssen aufgrund der Referenzlichtblitze Referenzimpulse am Ausgangs des Photomultipliers 11 vorliegen. Ist dies nicht der Fall, arbeitet der jeweilige Detektor D nicht einwandfrei.
[255] Bei den erfindungsgemäßen Meßgeräten, bei denen die Detektoren D Offset- Generatoren 19 aufweisen, die der Impulsrate N einen vom Status des jeweiligen Detektors D abhängigen Offset O überlagern, erfolgt die Statusbestimmung vor- zugsweise auf die in Fig. 10 dargestellte Weise, indem die Offset-Generatoren 19 der Detektoren D über Lichtleiter 49 an den Szintillator 7 angeschlossen sind. Die Offset- Generatoren 19 erzeugen im Betrieb periodisch Referenzlichtblitze 1 und senden diese durch den Szintillator 7. [256] Vorzugsweise ist die Frequenz f , mit der die Referenzlichtblitze ausgesendet werden, gleich dem eingangs beschriebenen Sollwert O für den Offset O des jeweiligen Detektors D . Arbeitet der Detektor D einwandfrei steht am Ausgang ein Signal, daß der Summe der Impulsrate N und des Sollwerts O entspricht. Liegt eine Störung vor, werden deutlich weniger Impulse detektiert. Unterschreitet die Impulsrate der detektierten Impulse den Sollwerts O , führt dies zu einer negativen Differenz D.
[257] Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei allen erfindungsgemäßen radiometrischen Meßgeräten nur eine einzige Verbindung, nämlich die Sammelleitung 21 bzw. die Verbindungsleitung 37 benötigt wird, um sowohl die eigentliche Meßinformation als auch die Statusinformation zu übertragen. Dies reduziert den erforderlichen Verdrahtungsaufwand erheblich. Insb. in sicherheitsrelevanten Bereichen, in denen radiometrische Meßgeräte üblicherweise eingesetzt werden, z.B. in Bereichen mit erhöhter Explosionsgefahr, bestehen hohe Sicherheitsanforderungen an Verbindungsleitungen, mit denen in der Regel erhöhte Anschaffungs- und Installationskosten verbunden sind. Diese Kosten werden durch die erfindungsgemäßen radiometrischen Meßgeräte deutlich reduziert. Dies kann eine sehr einfache Verbindung, z.B. ein Lichtwellenleiter oder eine Kupferleitung sein. Ebenso ist es möglich die Verbindung als Funkverbindung auszugestalten.
[258] Die Übertragung kann auf sehr einfache Weise vorgenommen werden. Insb. wird kein Übertragungsprotokoll benötigt. Die Übertragung der Ausgangs Signale der einzelnen Detektoren D kann vielmehr bei entsprechender Kalibration über jede Art von Impulsausgang zu einem entsprechenden Impulseingang der übergeordneten Einheit 23 erfolgen.

Claims

Ansprüche
[001] 1. Radiometrisches Meßgerät zur Montage an einem mit einem Füllgut (1) befüllbaren Behälter (3), mit- einem radioaktiven Strahler (5), der im Betrieb radioaktive Strahlung durch den Behälter (3) sendet, - mindestens zwei Detektoren (D ), - die dazu dienen durch den Behälter (3) hindurchdringende Strahlung aufzunehmen und eine der aufgenommenen Strahlung entsprechende elektrische Impulsrate (N ) zu erzeugen, - Offset-Generatoren (19), die der Impulsrate (N ) i i jedes Detektors (D ) einen Status des jeweiligen Detektors (D ) wiedergebenden l i Off set (O ) überlagern, - einer Sammelleitung (21), - der jeder Detektor (D ) ein i l der Überlagerung der jeweiligen Impulsrate (N ) und des jeweiligen Off sets (O) entsprechendes Ausgangssignal zuführt, — die ein der Überlagerung der Ausgangssignale entsprechendes Summensignal einer übergeordneten Einheit (23) zuführt,- die anhand des Summensignals ein Meßsignal und/oder einen Status des Meßgeräts ableitet. [002] Radiometrisches Meßgerät zur Montage an einem mit einem Füllgut (1) befüllbaren Behälter (3), mit einem radioaktiven Strahler (5), der im Betrieb radioaktive Strahlung durch den Behälter (3) sendet, mindestens zwei Detektoren (D ), - die dazu dienen durch den Behälter (3) hindurchdringende Strahlung i aufzunehmen und eine der aufgenommenen Strahlung entsprechende elektrische Impulsrate (N ) zu erzeugen, - Offset-Generatoren (19), die der Impulsrate (N ) jedes Detektors (D ) einen detektor-spezifischen Offset (O ) überlagern, - Ab- der Offsets (O ) zu unterdrücken, wenn der Detektor (D ) fehlerhaft arbeitet, einer di i Sammelleitung (21), - der jeder einwandfrei arbeitende Detektor (D ) ein der i Überlagerung der jeweiligen Impulsrate (N ) und des jeweiligen Offsets (O ) ent- ι di sprechendes Ausgangssignal zuführt, - die ein der Überlagerung der Ausgangssignale entsprechendes Summensignal einer übergeordneten Einheit (23) zuführt,- die anhand des Summensignals ein Meßsignal und/oder einen Status des Meßgeräts ableitet. [003] Radiometrisches Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem - eine Serie von Detektoren (D ) vorgesehen ist, - die Sammelleitung (21) bei einem ersten i Detektor der Serie beginnt, - von dort von einem Detektor (D ) zu dem diesem i jeweils benachbarten Detektor (D ) und von dem letzten Detektor zur über- i+l geordneten Einheit (23) führt. [004] Radiometrisches Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem jeder Detektor (D ) i einen Szintillator (7) und einen daran angeschlossenen Photomultiplier' (9) umfaßt. [005] Radiometrisches Meßgerät nach Anspruch 4, bei dem die Offset-Generatoren (19) über einen Lichtleiter (49) periodisch Referenzlichtblitze durch den Szintillator (7) senden. [006] Radiometrisches Meßgerät nach Anspruch 3, bei dem die übergeordnete Einheit (23) in dem letzten Detektor der Serie integriert ist. [007] Verfahren zur Messung einer physikalischen Größe mit einem radiometrischen Meßgerät gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem - jedem Detektor ein Sollwert (O , O ) für einen Offset zugeordnete wird, den die si di Offset-Generatoren (19) der Detektoren (D ) erzeugen, wenn der Detektor (D ) i i einwandfrei arbeitet, und der größer als die Summe der für die Detektor (D ) i maximal zu erwartenden Impulsraten (N ιmx) ist, - die übergeordnete Einheit (23) i anhand des Summensignals eine Gesamtzählrate (G) bestimmt, - die Differenz (D) von dieser Gesamtzählrate (G) und einer der Summe der Sollwerte (O , O ) si di der Offsets entsprechenden Zählrate bildet, - erkennt, daß ein Fehler vorliegt, wenn die Differenz (D) negativ ist, und - bei positiver Differenz (D) ein Meßsignal ableitet. [008] Verfahren zur Messung einer physikalischen Größe nach Anspruch 7, bei dem bei Vorliegen einer negativen Differenz (D) anhand eines mathematischen Verfahrens (z.B. Differenz) bestimmt wird, welcher der Detektoren (D ) i fehlerhaft arbeitet. [009] Radiometrisches Meßgerät zur Montage an einem mit einem Füllgut (1) befüllbaren Behälter (3), mit - einem radioaktiven Strahler (5), der im Betrieb radioaktive Strahlung durch den Behälter (3) sendet, - einem ersten und einem zweiten Detektor (D , D ), — die dazu dienen durch den Behälter (3) hindurch- 1 2 dringende Strahlung aufzunehmen und eine der aufgenommenen Strahlung entsprechende elektrische Impulsrate (N , N ) zu erzeugen, - einem Offset- 1 2 Generator (19), der der Impulsrate (N ) des ersten Detektors (D ) einen Status 1 1 des ersten Detektors (D ) wiedergebenden Offset (O ) überlagert, und- einer im zweiten Detektor (D ) integrierten übergeordneten Einheit (23), - mit der der 2 erste Detektor (D ) über eine Verbindungsleitung (37) verbunden ist, — über die der erste Detektor (D ) ein der Überlagerung der Impulsrate (N ) und des Offsets (O ) entsprechendes Ausgangs signal zuführt, - der die Impulsrate (N ) und ein 1 2 Status des zweiten Detektors (D ) zugeführt wird, und - die anhand der 2 eingehenden Signale ein Meßsignal und/oder einen Status des Meßgeräts ableitet. Radiometrisches Meßgerät zur Montage an einem mit einem Füllgut (1) befüllbaren Behälter (3), mit - einem radioaktiven Strahler (5), der im Betrieb radioaktive Strahlung durch den Behälter (3) sendet, - einem ersten und einem zweiten Detektor (D , D ), - die dazu dienen durch den Behälter (3) hindurch- 1 2 dringende Strahlung aufzunehmen und eine der aufgenommenen Strahlung entsprechende elektrische Impulsrate (N , N ) zu erzeugen und ein der Impulsrate (N , N ) entsprechendes Ausgangssignal an eine übergeordnete Einheit (23) zu 1 2 übertragen, - bei dem der Strahler (5) eine Stärke aufweist, bei der für jeden Detektor (D , D ) immer eine Mindestimpulsrate (N """) größer Null zu erwarten 1 2 i ist, - bei dem in jedem Detektor (D , D ) ein Abschalter (45) vorgesehen ist, der 1 2 die Übertragung des Ausgangs signals an die übergeordnete Einheit (23) unterbindet, wenn der Detektor (D ) fehlerhaft arbeitet, und - bei dem die über- i geordnete Einheit (23) anhand der Ausgangssignale ein Meßsignal und/oder einen Status des Meßgeräts ableitet.
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