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Die
Erfindung betrifft eine radiometrische Messanordnung die dazu dient
mittels radiometrischer Messgeräte
eine physikalische Messgröße, insb.
einen Füllstand
oder eine Dichte, eines in einem Behälter befindlichen Füllguts zu
messen oder ein Über-
oder Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts für die physikalische
Messgröße zu überwachen.
Radioaktive Messanordnungen umfassen hierzu radioaktive Strahler,
die im Betrieb radioaktive Strahlung durch den Behälter senden,
und Detektoren, dazu dienen eine durch den Behälter hindurch dringende von
der zu messenden physikalischen Messgröße abhängige Strahlungsintensität zu detektieren
und in ein elektrisches Ausgangssignal umzuwandeln.
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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.
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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 Behälterform sein.
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Der
Strahlenschutzbehälter
weist eine Ausnehmung auf, durch die die von dem zur Messung positionierten
Strahler ausgesendete Strahlung durch eine Wand des Strahlenschutzbehälters hindurch
ausgestrahlt wird.
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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 Absorption. Letztere ist bei
der Füllstandsmessung
und bei der Überwachung
eines Über-
oder Unterschreitens eines vorbestimmten Füllstandes 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,
das Über-
oder Unterschreiten des vorbestimmten Füllstandes bzw. die aktuelle
Dichte des Füllguts
im Behälter.
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Als
Detektor eignet sich z. B. ein Szintillationsdetektor mit einem
Szintillator, z. B. einem Szintillationstab, und einem Lichtempfänger, wie
z. B. Photomultiplier. Der Szintillationsstab besteht aus einem speziellen
Kunststoff, wie z. B. Polystyrol (PS) oder Polyvinyltoluol (PVT),
der optisch sehr rein ist. Unter dem Einfluss von Gammastrahlung
werden durch das Szintillationsmaterial Lichtblitze ausgestrahlt. Diese
werden durch den Lichtempfänger
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.
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Dem
Detektor ist eine Messschaltung zugeordnet, die ein der Impulsrate
entsprechendes Ausgangssignal erzeugt. Sie 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. Die Bestimmung
der Messgröße erfolgt
beispielsweise mittels eines in der Elektronik vorgesehenen Mikroprozessors
und wird in Form eines Messsignals vom Messgerät zur Verfügung gestellt. Das Messsignal
wird beispielsweise einer übergeordneten
Einheit, z. B. speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), einem Prozessleitsystem
(PLS) oder einem Personalcomputer (PC), zugeführt.
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Radiometrische
Messgeräte
werden aufgrund ihrer Robustheit häufig in sicherheitsrelevanten
Bereichen eingesetzt. Dort ist es natürlich besonders wichtig, dass
sie absolut zuverlässig
und auf Sicherheit gerichtet arbeiten. Dementsprechend wichtig ist
es, möglicher
Weise auftretende Messfehler möglichst
frühzeitig
zu erkennen, um bei deren Auftreten eine auf Sicherheit gerichtet
Reaktion auszulösen.
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Ein
Problem stellt in diesem Zusammenhang die natürliche Alterung der Szintillatoren
dar. Szintillatoren können
oxidieren und vergilben, was zu einer Reduktion der Empfindlichkeit
der Detektoren führt. Durch
das Vergilben werden die Lichtimpulse im Szintillator je nach Vergilbungsgrad
unter Umständen sehr
stark gedämpft.
Dieser Effekt ist umso stärker,
je länger
die Szintillatoren sind, und führt
zu einer Reduktion der vom Detektor gemessenen Zählrate. Bei einer Füllstandsmessung
hat dies zur Folge, dass der gemessene Füllstand höherer ist, als der tatsächlich vorhandene
Füllstand.
Entsprechend führt
dieser Effekt bei einer Dichtemessung dazu, dass eine zu hohe Dichte
gemessen wird. Dieser durch die abnehmende Empfindlichkeit des Detektors
verursachte Messfehler ist für
den Anwender von außen
nicht erkennbar, und kann auch durch die Verwendung redundanter
Messanordnungen nicht aufgespürt
werden, da er sich üblicherweise
in beiden Messanordnungen gleichermaßen einstellt. Eine auf Sicherheit gerichtete Überwachung
einer vorgegebenen Untergrenze für
den Füllstand,
z. B. als Leerlaufschutz, bzw. eine auf Sicherheit gerichtete Überwachung
einer vorgegebenen Untergrenze für
die Dichte kann damit nicht auf Dauer garantiert werden.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung eine radiometrische Messanordnung
anzugeben, mit der eine die Sicherheit beeinträchtigende Reduktion der Empfindlichkeit
der Detektoren erkennbar ist.
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Hierzu
besteht die Erfindung in einer radiometrischen Messanordnung zur
Messung und/oder zur Überwachung
einer physikalischen Messgröße eines
Füllguts
in einem Behälter,
mit
- – einem
radioaktiven Strahler, der im Betrieb radioaktive Strahlung durch
den Behälter
sendet,
- – zwei
Detektoren, die dazu dienen eine durch den Behälter hindurch dringende von
der physikalischen Messgröße abhängige Strahlungsintensität zu detektieren
und in ein elektrisches Ausgangssignal umzuwandeln,
- – die
jeweils einen Szintillator, einen Lichtempfänger und eine daran angeschlossene
Messschaltung zur Erzeugung des Ausgangssignals aufweisen,
- – wobei
die beiden Szintillatoren derart angeordnet sind, dass sie im Messbetrieb
der gleichen vom Strahler und der Messgröße abhängigen Strahlungsintensität ausgesetzt
sind, und
- – wobei
die Szintillatoren derart ausgebildet und/oder angeordnet sind,
dass eine mittlere Wegstrecke, die durch die Strahlung im jeweiligen Szintillator
ausgelöste
Lichtblitze auf deren Weg zum Lichtempfänger zurücklegen in den beiden Detektoren
verschieden ist, und
- – einer
an die beiden Messschaltungen angeschlossenen Überwachungseinheit,
- – die
die Ausgangssignale der beiden Messschaltungen vergleicht, und
- – beim
Vorliegen einer Abweichung zwischen den Ausgangssignalen eine Beeinträchtigung
der Messgenauigkeit diagnostiziert.
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Gemäß einer
ersten Variante der Erfindung sind die beiden Detektoren identisch
zueinander, und unmittelbar nebeneinander antiparallel zueinander außenseitlich
am Behälter
angeordnet, so dass sich deren Szintillatoren nebeneinander befinden
und die daran angeschlossenen Lichtempfänger auf gegenüberliegenden
Enden der beiden Szintillatoren angeordnet sind.
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Gemäß einer
zweiten Variante sind die beiden Detektoren unmittelbar nebeneinander
parallel oder antiparallel zueinander außenseitlich am Behälter angeordnet,
und die Szintillatoren der beiden Detektoren sind unterschiedlich
lang.
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Gemäß einer
Ausgestaltung ist die Überwachungseinheit
Bestandteil einer Prozesssteuerung.
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Gemäß einer
Ausgestaltung gibt die Überwachungseinheit
einen Alarm und/oder eine Fehlermeldung aus, wenn der Vergleich
der Ausgangssignale eine Abweichung ergibt, die einen vorgegebenen
Grenzwert überschreitet.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung löst
die Überwachungseinheit
die Ausgabe eines auf Sicherheit gerichteten Ausgangssignals durch
die Messschaltungen aus, wenn der Vergleich der Ausgangssignale
eine Abweichung ergibt, die einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
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Die
Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der
Zeichnung, in denen fünf Ausführungsbeispiele
dargestellt sind, näher
erläutert;
gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt:
eine radiometrische Messanordnung mit zwei antiparallel angeordneten
Detektoren und einem schräg
zur Längsachse
der Detektoren ausgerichteten radioaktiven Strahler;
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2 zeigt:
eine Draufsicht auf die Anordnung von 1;
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3 zeigt:
eine radiometrische Messanordnung mit zwei antiparallel angeordneten
Detektoren und einem senkrecht zur Längsachse der Detektoren auf
die Mitte der Szintillatoren ausgerichteten radioaktiven Strahler;
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4 zeigt:
eine radiometrische Messanordnung mit zwei antiparallel angeordneten
Detektoren und einem senkrecht zur Längsachse der Detektoren ausgerichteten
radioaktiven Strahler, dessen Abstrahlrichtung die Szintillatoren
oberhalb von deren Mitte kreuzt;
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5 zeigt:
eine radiometrische Messanordnung mit zwei parallel angeordneten
Detektoren mit Szintillatoren unterschiedlicher Länge und
einem schräg
zur Längsachse
der Detektoren ausgerichteten radioaktiven Strahler; und
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6 zeigt:
eine radiometrische Messanordnung mit zwei antiparallel angeordneten
Detektoren mit Szintillatoren unterschiedlicher Länge und
einem senkrecht zur Längsachse
der Detektoren ausgerichteten radioaktiven Strahler;
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1 zeigt
eine erste Variante einer erfindungsgemäßen radiometrischen Messanordnung. Sie
umfasst einen mit einem Füllgut 1 befüllbaren
Behälter 3 und
einen am Behälter 3 montierten
radioaktiven Strahler 5, 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 in einer durch die Ausrichtung der Öffnung vorgegebenen Abstrahlrichtung
austritt und den Behälter 3 durchstrahlt.
Die Abstrahlrichtung ist in 1 durch
einen Pfeil dargestellt. Es bildet sich ein Strahlungskegel um die
Abstrahlrichtung mit einem Öffnungswinkel α.
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Die
Messanordnung umfasst zwei Detektoren 7, 9, die
dazu dienen durch den Behälter 3 hindurchdringende
Strahlung aufzunehmen und eine von der zu messenden oder zu überwachenden
physikalischen Messgröße abhängige Strahlungsintensität zu detektieren
und in ein elektrisches Ausgangssignal umzuwandeln. Die Detektoren 7, 9 sind
Szintillationsdetektoren mit einem stabförmigen Szintillator 11,
einem daran angeschlossenen Lichtempfänger 13, z. B. einem
Photomultiplier, und einer an den Lichtempfänger 13 angeschlossenen
Messschaltung 15. Szintillator 11 und Lichtempfänger 13 befinden sich
jeweils in einem Schutzrohr, z. B. aus einem Edelstahl, das an einer
dem Strahler 5 gegenüberliegenden
Außenwand
des Behälters 3 montiert
ist. Auf die Szintillatoren 11 auftreffende radiometrische Strahlung
erzeugt im Szintillator 11 Lichtblitze. Diese werden durch
den Lichtempfänger 13 erfasst,
in elektrische Impulse umgesetzt und der Messschaltung 15 zugeführt. Diese
bestimmt eine Impulsrate, d. h. die Anzahl der pro Zeiteinheit detektierten
elektrischen Impulse. Die Impulsrate ist ein Maß für die Strahlungsintensität und damit
ein Maß für die zu
messende bzw. zu überwachende
physikalische Messgröße. Hieraus
generiert die Messschaltung 15 ein der gesuchten Messgröße entsprechendes
Ausgangssignal, und stellt dieses einer Anzeige und/oder einer weiteren
Verarbeitung zur Verfügung.
Das Ausgangssignal wird beispielsweise über einen Stromausgang, einen
digitalen Ausgang oder über
einen Datenbusanschluss ausgegeben.
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Erfindungsgemäß sind die
beiden Szintillatoren 11 derart angeordnet sind, dass sie
im Messbetrieb der gleichen vom Strahler 5 und der Messgröße abhängigen Strahlungsintensität ausgesetzt
sind. Dies geschieht beispielsweise in dem die beiden Szintillatoren 11 unmittelbar
nebeneinander und spiegelsymmetrisch zu der durch die Abstrahlrichtung
vorgegebenen Achse X auf gleicher Höhe angeordnet sind. Um die
Einbauhöhe
sichtbar zu machen, sind die beiden Detektoren 7, 9 in 1 abweichend von
deren tatsächlichen
Position in der Zeichenebene nebeneinander eingezeichnet. Die tatsächliche Position
der beiden Szintillatoren 11 relativ zueinander und zum
Strahler ist in der in 2 dargestellten schematischen
Draufsicht auf die Anordnung von 1 dargestellt.
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Zusätzlich sind
die beiden Szintillatoren 11 derart ausgebildet und/oder
angeordnet, dass eine mittlere Wegstrecke, die durch die Strahlung
im jeweiligen Szintillator 11 ausgelöste Lichtblitze auf deren Weg
zum zugehörigen
Lichtempfänger 13 zurücklegen,
in den beiden Detektoren 7, 9 verschieden ist.
Wenn nun die Empfindlichkeit der Szintillatoren 11 mit
der Zeit abnimmt, d. h. wenn die Lichtblitze auf dem Weg zum jeweiligen
Lichtempfänger 13 gedämpft werden,
wirkt sich diese Dämpfung
in dem Szintillator 11 in dem die längere mittlerere Wegstrecke
zum Lichtempfänger 13 vorliegt
stärker
auf die gemessene Impulsrate aus als bei dem anderen. Entsprechend
weichen die Ausgangssignale der beiden Detektoren 7, 9 mit
zunehmender Dämpfung
immer stärker
voneinander ab.
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An
die beiden Messschaltungen 15 der Detektoren 7, 9 ist
eine Überwachungseinheit 17 angeschlossen.
Die Überwachungseinheit 17 kann
Bestandteil einer am Messort vorhandenen Prozesssteuerung sein.
Hierzu kann sie in einer an die beiden Messschaltungen 15 angeschlossenen übergeordneten
Einheit, wie z. B. einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS),
einem Prozessleitsystem (PLS) oder einem Personalcomputer (PC),
integriert sein, der die Ausgangssignale der beiden Detektoren 7, 9 zugeführt werden.
Sie kann aber alternativ auch Bestandteil einer der beiden Messschaltungen 15 sein
oder in einer separaten Vorortelektronik am Messort untergebracht
sein.
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Die Überwachungseinheit 17 vergleicht
die Ausgangssignale der beiden Messschaltungen 15 der Detektoren 7, 9 und
diagnostiziert beim Vorliegen einer markanten Abweichung zwischen
den Ausgangssignalen eine Beeinträchtigung der Messgenauigkeit.
Dabei ist es völlig
unerheblich, in welcher Form die Ausgangssignale vorliegen. Der
Vergleich kann z. B. unmittelbar anhand der gemessenen Impulsraten
vorgenommen werden, wenn diese als Ausgangssignal zur Verfügung stehen.
Er kann aber genauso gut anhand der Messergebnisse, z. B. anhand
der mit den beiden Detektoren 7, 9 gemessenen
Füllstände oder
Dichten, ermittelt werden, wenn diese als Ausgangssignale der Überwachungseinheit 17 zugeführt werden.
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Vorzugsweise
wird die Abweichung zwischen den Ausgangssignalen mit einem vorgegebenen
Grenzwert verglichen. Überschreitet
die gemessene Abweichung den Grenzwert, so wird die Beeinträchtigung
der Messgenauigkeit diagnostiziert und als Warnung und/oder als
Fehlermeldung ausgegeben. Des Weiteren kann die Überwachungseinheit 17 beim Überschreiten
dieses Grenzwerts oder eines eigens hierfür vorgegebenen höheren Grenzwerts
einen Alarm auslösen.
Ist die gemessene Abweichung so groß, dass die Messung nicht mehr
den Genauigkeitsanforderungen der jeweiligen Anwendung entspricht,
kann die Überwachungseinheit 17 zusätzlich die
Ausgabe eines auf Sicherheit gerichteten Ausgangssignals durch die
Messschaltungen 15 auslösen.
Bei dem oben genannten Beispiel, bei dem die Messanordnung das Unterschreiten
eines vorgegebenen Mindestfüllstands,
z. B. als Leerlaufschutz, überwacht,
kann das tatsächliche
Messergebnis beispielsweise durch ein Signal ersetzt werden, dass vorsorglich
das Unterschreiten anzeigt.
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Nachfolgend
sind mehrere Varianten der Erfindung näher erläutert, die sich durch die Realisierung
der unterschiedlichen mittlere Wegstrecke die die Lichtblitze auf
dem Weg zum Lichtempfänger 13 in
den beiden Detektoren 7, 9 zurücklegen, unterscheiden.
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Die
mittlere Wegstrecke, die die Lichtblitze im Szintillator 11 zurücklegen,
ist abhängig
von der räumlichen
Verteilung der auf den Szintillator 11 auftreffenden Strahlungsintensität entlang
des Szintillators 11 als Funktion des Abstandes vom Lichtempfänger 13.
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Zum
einen kann die unterschiedliche Wegstrecke – wie in den 1 und 2 dargestellt – dadurch
realisiert werden, dass zwei identische Detektoren 7, 9 unmittelbar
nebeneinander antiparallel zueinander außenseitlich am Behälter 3 angeordnet werden.
Dadurch befinden sich die beiden Szintillatoren 11 nebeneinander
und die daran angeschlossenen Lichtempfänger 13 sind auf gegenüberliegenden Enden
der beiden Szintillatoren 11 angeordnet. in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist der Lichtempfänger 13 des
Detektors 7 oberhalb der Szintillatoren 11 und
der Lichtempfänger 13 des
Detektors 9 unterhalb der Szintillatoren 11 angeordnet.
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In
Verbindung mit dieser Detektoranordnung kann der Strahler 5,
wie in der Prinzipskizze von 3 dargestellt,
derart ausgerichtet sein, dass seine durch den Pfeil angezeigte
Abstrahlrichtung schräg
zur Längsachse
der stabförmigen
Szintillatoren 11 verläuft.
Insb. zur Füllstandsmessung
wird der Strahler 5 gerne derart ausgerichtet, dass die
Oberkante des Strahlungskegels mit dem maximal möglichen Füllstand zusammenfällt. Bei
dieser Ausgestaltung besteht bereits dann ein geringer Unterschied
in der mittleren Wegstrecke, wenn der Behälter 3 leer ist und
die Abstrahlrichtung, also die Längsachse
des Abstrahlkegels des Strahlers 5, die Szintillatoren 11 genau
in deren Mitte M kreuzt. Dieser beruht darauf, dass der Abstand
zwischen dem Strahler 5 und den beiden Szintillatoren 11 von
oben nach unten entlang der Szintillatoren 11 zunimmt.
Die auftreffende Strahlungsleistung nimmt dementsprechend bei leerem Behälter 3 von
oben nach unten entlang der Szintillatoren 11 ab. Aufgrund
der antiparallelen Ausrichtung der Szintillatoren 11 trifft
folglich im Detektor 7 mehr Strahlung in kürzerem Abstand
zum Lichtempfänger 13 dieses
Detektors 7 auf als bei dem umgekehrt ausgerichteten Detektor 9,
bei dem sich der Lichtempfänger 13 unten
befindet. Der höhenabhängige Abstand
zwischen dem Strahler 5 und den Szintillatoren 11 bewirkt
natürlich
analog auch bei vollständig gefülltem Behälter 3 einen
entsprechenden Unterschied der mittleren Wegstrecke in den beiden
Detektoren 7, 9.
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Bei
der Füllstandsmessung
hat der Füllstand einen
zusätzlichen
sehr starken Einfluss auf den Unterschied zwischen den beiden mittleren
Wegstrecken. Steigt der Füllstand
ausgehend von einem leeren Behälter 3 kontinuierlich
an, so wird im Füllgut 1 zunehmend
mehr Strahlung absorbiert. Ausgehend von dem bei leerem Behälter 3 vorliegenden
Unterschied der beiden mittleren Wegstrecken steigt dieser Unterschied
mit zunehmendem Füllstand
zunächst
deutlich an, da das Füllgut 1 nun
im unteren Bereich, also im Nahbereich des Lichtempfänger 15 des
Detektors 9 und dementsprechend weiter entfernt vom Lichtempfänger 15 des
Detektors 7 einfallende Strahlung absorbiert. Mit weiter
zunehmendem Füllstand
erreicht der Unterschied der beiden mittleren Wegstrecken ein Maximum
und fällt
dann bis zum Erreichen des maximalen Füllstands kontinuierlich auf
den bei vollem Behälter 3 vorliegenden
Unterschied ab.
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Bei
Füllstandsanwendungen
bietet es sich daher an, die oben beschriebenen Grenzwerte für die Diagnose
der Beeinträchtigung
der Messgenauigkeit, bzw. für
das Auslösen
des Alarms oder die Ausgabe eines vorgegebenen sicherheitsgerichteten
Ausgangssignals in Abhängigkeit
vom gemessenen Füllstand
festzulegen.
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Grundsätzlich wäre es bei
der Füllstandsmessung
auch möglich,
den Strahler 5 in Verbindung mit antiparallel ausgerichteten
Detektoren 7, 9 derart anzuordnen und auszurichten,
dass dessen Abstrahlrichtung senkrecht zur Längsachse der Szintillatoren 11 verläuft. Dies
ist in 3 dargestellt. In dem dargestellten Fall kreuzt
die Abstrahlrichtung die Szintillatoren 11 genau in deren
Mitte M. Aufgrund dieser Symmetrie liegt hier nur dann ein Unterschied in
den beiden mittleren Wegstrecken vor, wenn sich Füllgut 1 in
einem Teil des Strahlungskegels befindet.
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Um
auch dann eine Beeinträchtigung
der Messgenauigkeit diagnostizieren zu können, wenn sich kein Füllgut 1 im
Behälter 3 befindet,
bzw. wenn der Behälter 3 vollständig befüllt ist,
wird der Strahler 5 vorzugsweise exzentrisch zur Mitte
der Szintillatoren 11 angeordnet. Dadurch liegt hier bereits
bei leerem bzw. bei vollständig
befülltem
Behälter 3 ein
Unterschied in den beiden mittleren Wegstrecken vor.
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Während es
bei vollständig
gefülltem
Behälter 3,
z. B. im Rahmen einer Dichtemessung, egal ist, ob die Strahlrichtung
die Szintillatoren 11 ober- oder unterhalb der Mitte M
kreuzt, wird man zur Füllstandsmessung
die in 4 Variante dargestellten Fall einsetzen, bei der
die Abstrahlrichtung die Szintillatoren 11 oberhalb von
deren Mitte M kreuzt. Hierdurch wird bewirkt, dass der bereits bei
leerem Behälter 3 vorliegende
Unterschied in den mittleren Wegstrecken mit steigendem Füllstand
zunächst
weiter ansteigt, und nach Erreichen eines Maximums auf den bei vollem
Behälter 3 vorliegenden
Unterschied absinkt.
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5 und 6 zeigen
zwei weitere Varianten der Erfindung. Dort werden zwei Detektoren 19, 21 verwendet,
deren Szintillatoren 23, 25 unterschiedlich lang
sind. Die beiden Detektoren 19, 21 sind auch hier
unmittelbar nebeneinander derart außenseitlich am Behälter 3 angeordnet,
dass sie im Messbetrieb der gleichen vom Strahler 5 und
der Messgröße abhängigen Strahlung
ausgesetzt sind. Aufgrund der unterschiedlichen Länge der
Szintillatoren 23, 25 der ansonsten vorzugsweise
identischen Detektoren 19, 21 besteht hier jederzeit
ein durch den Längenunterschied
gegebener Mindestunterschied der mittleren Wegstrecke, der völlig unabhängig von
der Ausrichtung des Strahlers 5 und der Messgröße ist.
Dementsprechend können
die beiden Detektoren 19, 21 sowohl – wie in 5 dargestellt – parallel
zueinander, als auch – wie
in 6 – dargestellt – antiparallel
zueinander angeordnet werden. Ebenso kann der Strahler 5 derart
ausgerichtet sein, dass dessen Abstrahlrichtung – wie in 5 dargestellt – schrägt zur Längsachse
der beiden Szintillatoren 23, 25 verläuft, oder – wie in 6 dargestellt – senkrecht
zu deren Längsachse
verläuft.
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Durch
die Erfindung ist nun erstmals möglich ist,
die Empfindlichkeit der Szintillatoren 11, 23, 25 zu überwachen
und frühzeitig
zu erkennen, ob die Szintillatoren 11, 23, 25 altern
bzw. vergilben. Hierdurch ist ein deutlich erhöhtes Maß an Messsicherheit und Zuverlässigkeit
gegeben, wodurch es möglich
ist radiometrische Messungen auch in extrem sicherheitsrelevanten
Anwendungen anzuwenden. Die Überwachung
der Empfindlichkeit kann voll automatisch erfolgen und Detektoren 7, 9, 19, 21 mit
sinkender Empfindlichkeit können
beispielsweise im Rahmen einer vorausschauenden Wartung frühzeitig
ersetzt werden, lange bevor die sinkende Empfindlichkeit die Sicherheit
der Anlage am Einsatzort gefährden
könnte.
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Zusätzlich bietet
die erfindungsgemäße Messanordnung
natürlich
alle Vorteile eines redundanten Messsystems. So werden beispielsweise Ausfälle eines
einzelnen Detektors 7, 9, 19, 21 wie sie
beispielsweise durch einen defekten Lichtempfänger 13 oder Ausfälle einzelner
Komponenten der Messschaltung 15 entstehen können, unmittelbar
anhand der resultierenden Abweichungen zwischen den beiden Ausgangssignalen
der Detektoren 7, 9 bzw. 19, 21 erkannt,
und selbsttätig
zur Anzeige gebracht.
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- 1
- Füllgut
- 3
- Behälter
- 5
- Strahler
- 7
- Detektor
- 9
- Detektor
- 11
- Szintillator
- 13
- Lichtempfänger
- 15
- Messschaltung
- 17
- Überwachungseinheit
- 19
- Detektor
- 21
- Detektor
- 23
- Szintillator
- 25
- Szintillator