專利名稱：用于對輻射測量系統(tǒng)中伽馬射線照相引起的干擾信號進(jìn)行誤差消除及補(bǔ)償?shù)姆椒ê驮O(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對輻射測量系統(tǒng)中伽馬射線照相引起的干擾信號的誤差消除及誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ê驮O(shè)備。
背景技術(shù)：
多年來，輻射測量系統(tǒng)用作用于過程測量的無接觸測量方法。它們應(yīng)用于必須在困難條件，例如極端溫度和壓力，下測量過程參數(shù)，例如容器中介質(zhì)的料位、介質(zhì)的界面和/或密度，的情況。已知的輻射測量系統(tǒng)通常包括放射性輻射體和安裝在容器或管道的檢測器，還包括評價(jià)單元。與之相關(guān)的測量方法也是類似的。特別是在化工中，輻射測量對于困難的過程是不可缺少的。
另一方面，尤其在化工車間中，管道和容器的完整性以及它們的連接非常重要，因此必須不時檢查。在對管道、焊縫和壓力容器的非破壞性測量測試的情況下，經(jīng)常應(yīng)用伽馬射線照相，在相關(guān)測量方法中，同樣使用放射性輻射體和檢測器。當(dāng)在輻射測量系統(tǒng)附近執(zhí)行這種伽馬射線照相測量時，會發(fā)生與輻射測量系統(tǒng)的干擾，其源于用于伽馬射線照相的放射性輻射體，從而誤差引入過程變量的測量值。
在當(dāng)前通常使用的一種方法中，為了抑制來自伽馬射線照相的干擾，在開始伽馬射線照相之前停止或中斷在附近的伽馬射線照相檢查中受到影響的輻射測量，并且將過程變量的最后測量值保留，即保存，并且實(shí)際上被凍結(jié)。在伽馬射線照相測量期間，過程變量的測量在輻射測量系統(tǒng)中不受影響并且不可用于過程控制。在伽馬射線照相檢查結(jié)束時，再次打開輻射測量系統(tǒng)，并且恢復(fù)過程變量的測量。這種方法的缺點(diǎn)很明顯或者輻射測量系統(tǒng)記錄的過程變量再也不能被測量和監(jiān)控，并且可能導(dǎo)致過程控制中的嚴(yán)重后果；或者必須放棄伽馬射線照相測量，使得當(dāng)沒有對于過程變量的記錄的中斷可以允許時，不檢查管道和容器壁以及焊縫，這特別存在于對于容器中介質(zhì)的料位的輻射測量的情況中，其中泵基于當(dāng)前料位測量而得到控制?；蛘?，關(guān)閉過程中受影響的分支對于多數(shù)車間操作者也同樣存在問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供方法和設(shè)備，其能夠不顧同時進(jìn)行的伽馬射線照相檢查可能引起的干擾而允許過程變量的輻射測量。
這個目的通過用于對輻射測量系統(tǒng)中由伽馬射線照相引起的干擾信號進(jìn)行誤差消除及補(bǔ)償?shù)姆椒▽?shí)現(xiàn)，其中通過放射性輻射體和檢測器記錄過程變量L(t)，該方法包括以下步驟a)在進(jìn)行測量期間，對于兩個相繼的且定義時間間隔或時間周期的隨機(jī)時刻ti和ti+1，確定在這些時刻在由檢測器記錄的兩個輻射測量值Lm(ti)和Lm(ti+1)之間的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)，并且利用計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)與在相應(yīng)時間間隔中檢測的第一非輻射測量的過程參數(shù)的改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)比較；b)在輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)對應(yīng)于相應(yīng)時間間隔中第一非輻射測量的過程參數(shù)的在前改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)并且對應(yīng)于計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)的情況中，假定不存在輻射測量系統(tǒng)的干擾，其中，根據(jù)最后測量的輻射測量值Lm(ti+1)確定相關(guān)的過程變量L(ti+1)并將其發(fā)送至與過程控制系統(tǒng)連接的總線，而無需指示干擾的附加信號；c)在輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)不對應(yīng)于相應(yīng)時間間隔中第一非輻射測量的過程參數(shù)的在前改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)以及計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)的情況中，假定存在輻射測量系統(tǒng)的干擾，--其中，基于第一過程參數(shù)P1的在前改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)，利用已記錄的對于時刻ti+1的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)計(jì)算輻射測量值Lc(t+1)；--其中，根據(jù)計(jì)算的輻射測量值Lc(ti+1)，確定相關(guān)的過程變量 并將其與一額外的指示干擾的信號一同發(fā)送至與過程控制系統(tǒng)相連的總線；以及--其中，隨后在時刻ti+2處對第一非輻射測量的過程參數(shù)的改變ΔP1＝P1(ti+1-τ)-P1(ti+2-τ)以及輻射測量值Lm(ti+2)的測量的記錄中，后者與計(jì)算的輻射測量值Lc(ti+1)一同用于確定改變ΔLm＝Lc(ti+1)-Lm(ti+2)，并且該改變在步驟d)和e)中被參考，用于確定是否仍存在輻射測量系統(tǒng)的干擾。
在本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施例中，在啟動輻射測量系統(tǒng)之前以及開始實(shí)際測量操作之前執(zhí)行下列步驟a)對于由輻射測量系統(tǒng)的檢測器測量的測量值Lm(t)，確定至少一個非輻射測量的且被類似監(jiān)控的第一過程參數(shù)P1＝P1(t-τ)，其對于任意時刻tj-τ和tj+1-τ(具有可能的延遲時間τ，甚至可能τ＝0)的改變ΔP1＝P1(tj-τ)-P1(tj+1-τ)導(dǎo)致輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(tj)-Lm(tj+1)；b)根據(jù)以不同的操作及過程條件和在不同時刻ti確定的輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm以及非輻射測量的第一過程參數(shù)的改變ΔP1，將計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)以公式表達(dá)出來并保存。
在本發(fā)明的方法的進(jìn)一步發(fā)展中，假定在發(fā)出指示輻射測量系統(tǒng)的干擾的信號之前，確定了輻射測量值的改變ΔLm是否小于之前確定為最大允許的改變δ＝|ΔLmmax|；并且只有在ΔLm≥δ的情況中將指示輻射測量的干擾的信號發(fā)送到總線。
上述目標(biāo)還通過用于對具有放射性輻射體和檢測器的輻射測量系統(tǒng)中伽馬射線照相引起的干擾信號的誤差消除及補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備包括-輸入，用于由檢測器測量的過程變量L(t)的測量值Lm(t)-輸入，用于至少一個非輻射測量并被同樣監(jiān)控的第一過程參數(shù)P1＝P1(t-τ)，其改變導(dǎo)致由可能的延遲時間τk(也可以τk＝0)延遲的輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(tj)-Lm(tj+1)；-輸出，其與過程控制系統(tǒng)相連，和-評價(jià)及誤差補(bǔ)償設(shè)備，--其在操作期間確定由檢測器對于任兩個相繼的隨機(jī)時刻ti和ti+1記錄的輻射測量值Lm(ti)和Lm(ti+1)之間的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)，并且利用計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)將其與在相應(yīng)時間間隔中檢測的第一非輻射測量的過程參數(shù)的改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)比較；--其中，在輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)對應(yīng)于相應(yīng)時間間隔中第一非輻射測量的過程參數(shù)的在前改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)并且對應(yīng)于計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)的情況中，根據(jù)最后測量的輻射測量值Lm(ti+1)確定相關(guān)的過程變量L(ti+1)并將該變量發(fā)送至輸出以及與過程控制系統(tǒng)連接的總線，而無需指示干擾的附加信號；--其中，在輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)不對應(yīng)于相應(yīng)時間間隔中第一非輻射測量的過程參數(shù)的在前改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)以及預(yù)定的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)的情況中，識別輻射測量系統(tǒng)的干擾，--其中，之后基于第一過程參數(shù)P1的在前改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)，利用已記錄的對于時刻ti+1的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)計(jì)算輻射測量值Lc(t+1)；--其中，根據(jù)計(jì)算的輻射測量值Lc(ti+1)，確定相關(guān)的過程變量 并將該變量與一額外的指示干擾的信號一同發(fā)送至輸出以及與過程控制系統(tǒng)相連的總線；以及--其中，隨后在時刻ti+2處對第一非輻射測量的過程參數(shù)的改變ΔP1＝P1(ti+1-τ)-P1(ti+2-τ)以及輻射測量值Lm(ti+2)的測量的記錄中，從這個輻射測量值和計(jì)算的輻射測量值Lc(ti+1)確定改變ΔLm＝Lc(ti+1)-Lm(ti+2)，以確定是否仍存在輻射測量系統(tǒng)的干擾。
本發(fā)明的其它優(yōu)選實(shí)施例涉及由輻射測量系統(tǒng)的檢測器測量的測量值Lm(t)，該測量值可以是對于容器中介質(zhì)料位，容器中這種介質(zhì)的密度，或者容器或管道中一種或多種介質(zhì)的至少兩相的界面的量度。
本發(fā)明的其它優(yōu)選實(shí)施例涉及第一非輻射測量的過程參數(shù)P1，其是--容器內(nèi)部或與容器內(nèi)部相連的管道中的壓力；--容器內(nèi)部或與容器內(nèi)部相連的管道中的溫度；或者--與容器內(nèi)部相連的管道中的介質(zhì)的流速。
在本發(fā)明的另一其它實(shí)施例中，假定多個過程參數(shù)Pk被監(jiān)控，(其中k＝1，2，…)，它們對于任意時刻tj-τk和tj+1-τk并且被延遲了可能的延遲時間τk(有可能τk＝0)的改變ΔPk＝Pk(tj-τk)-Pk(tj+1-τk)導(dǎo)致輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(tj)-Lm(tj+1)；--其中，基于對于不同操作及過程條件的測量，將輻射測量值Lm(t)對于每一獨(dú)立過程參數(shù)或多個過程參數(shù)Pk的依賴關(guān)系公式化表示為ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，…)；并且，其中，在操作期間，利用計(jì)算的記錄關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，…)確定是否存在輻射測量系統(tǒng)的干擾。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于可以不中斷地監(jiān)控待側(cè)的過程變量，所以在過程控制中保證了安全。另外，本發(fā)明提供了創(chuàng)建這樣一種設(shè)備的可能性，利用這種設(shè)備，以改進(jìn)工具的方式，可以升級較老的已經(jīng)安裝的輻射測量系統(tǒng)。這種改進(jìn)工具通常設(shè)置在輻射測量系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)之間。


現(xiàn)在參考本發(fā)明的不同實(shí)施例，以附圖為基礎(chǔ)，詳細(xì)說明和解釋本發(fā)明，附圖中圖1是由輻射測量系統(tǒng)監(jiān)控的部分過程的示意圖；圖2是輻射測量系統(tǒng)監(jiān)控的部分過程的示意圖，在該輻射測量系統(tǒng)附近有伽馬測量系統(tǒng)在操作；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的用于評價(jià)以及誤差消除及補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備的原理的草圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于評價(jià)、誤差消除及補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ膬?yōu)選實(shí)施例的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的用于評價(jià)、誤差消除及補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ牡诙?yōu)選實(shí)施例的流程圖；圖6是輻射測量系統(tǒng)以及用于記錄其它過程參數(shù)的其它測量設(shè)備的現(xiàn)有的連接至過程控制系統(tǒng)的示意圖；和圖7是輻射測量料位測量系統(tǒng)和用于記錄其它過程參數(shù)的其它測量系統(tǒng)連接至過程控制系統(tǒng)的示意圖，其中插入了根據(jù)本發(fā)明的用于誤差消除及補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備。
為了簡化及清楚，本發(fā)明不同實(shí)施例的同等的元件、部件和部分具有等同的參考符號。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了對于所謂的過程的現(xiàn)有工業(yè)車間的一部分的例子。在內(nèi)部容納了介質(zhì)12的容器10處放置了輻射測量系統(tǒng)14。系統(tǒng)14包括輻射體16和檢測器18。如圖1所示，對于這種安裝很常見的，放射性輻射體16和檢測器18放置在容器10的相對側(cè)。由放射性輻射體16發(fā)射且到達(dá)檢測器18的輻射所覆蓋的區(qū)域由虛線指示，但是在這里不作詳細(xì)說明。輻射測量系統(tǒng)14還包括評價(jià)電子裝置20，其中由檢測器18在任意時刻ti測量的測量值Lm(t)形成的對于記錄的過程變量L(t)的信號。這里以及下面討論的過程變量L(t)優(yōu)選地為容器10中介質(zhì)12的料位。然而，原理上，它可以是輻射測量系統(tǒng)可以獲得的任何其它過程變量，例如容器或管道中的介質(zhì)的密度，或者容器或管道中的一種或多種介質(zhì)的兩相之間的界面。
如圖1所示，評價(jià)電子裝置20往往遠(yuǎn)離檢測器18并且由電纜與其相連。然而，它可以就位于檢測器18的外殼中或者在與其共有的外殼中。在多數(shù)情況中，評價(jià)電子裝置20與總線22相連，由測量信號得到的過程變量通過該總線22傳輸至過程控制系統(tǒng)(這里未顯示)。然而，代替圖1所示的總線22，也有可能使用無線總線作為到過程控制系統(tǒng)或者到相應(yīng)的中央控制場所的連接。
除了輻射測量系統(tǒng)14，圖1所示的過程的例子顯示了其它測量設(shè)備，利用它們可以確定非輻射測量地記錄的過程參數(shù)，該參數(shù)影響測量值Lm(t)或者受其影響。簡而言之，過程參數(shù)的改變是過程變量的可能改變的指示。
視情況而定，流速測量設(shè)備26安裝在第一管線24內(nèi)部或上面，第一管線24開口進(jìn)入容器10并且用于充滿介質(zhì)12，利用流速測量設(shè)備26可以將經(jīng)過管線24的流速記錄為介質(zhì)12的第一過程參數(shù)P1＝P1(t)。作為經(jīng)過第一管線24進(jìn)入容器10的介質(zhì)12的結(jié)果，過程變量，料位L(t)，的測量值Lm(t)在容器10中改變至這樣的程度，相等體積的介質(zhì)在相同時間周期中不流出。
用于監(jiān)控容器10中介質(zhì)12上方的蒸氣或氣體層中的壓力的是壓力測量設(shè)備28，其位于第二管線30內(nèi)部或上面，第二管線30從上面開口進(jìn)入容器內(nèi)部。利用壓力測量設(shè)備，容器10中介質(zhì)上方的蒸氣或氣體層中的壓力被記錄為第二過程參數(shù)P2＝P2(t)。壓力的改變可以指示容器10中介質(zhì)的料位L(t)的改變。根據(jù)情況而在第二管線30內(nèi)部或上面的圖1中的壓力測量設(shè)備28的特別說明是必需的并且不代表對于本發(fā)明的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，壓力測量設(shè)備28也可以放置在容器10中蓋子的區(qū)域。
放置在第三管線32中的是閥34，第三管線視情況而開口進(jìn)入容器10的底面或池，借助于閥34可以控制流出容器10的介質(zhì)12的流出物。閥34的位置，或者更精確的，其實(shí)際開口角度被作為第三過程參數(shù)P3＝P3(t)而記錄。
第三過程參數(shù)P3指示閥34的打開或閉合以及流出容器10的介質(zhì)12的增加或減少或者甚至沒有的流出物，第三過程參數(shù)P3導(dǎo)致容器10中介質(zhì)料位L(t)的改變，只要沒有發(fā)生介質(zhì)12的相應(yīng)流入。如上所述，流入由流速測量設(shè)備26通過第一過程參數(shù)P1的改變而監(jiān)控。
總之，很明顯，一個或多個過程參數(shù)P1、P2、P3的改變指示料位L(t)的非輻射記錄的測量值Lm(t)的改變。根據(jù)本發(fā)明，在特定車間的實(shí)際常規(guī)啟動之前，優(yōu)選地對于不同操作及過程條件并且在不同的相繼時刻ti和ti+1，記錄過程參數(shù)P1、P2、P3的改變以及非輻射記錄的測量值Lm(t)之間的關(guān)系，或者將其作為由可比較的車間而已知以及如果需要的話，適用于當(dāng)前車間的函數(shù)而借用。
函數(shù)關(guān)系被作為由于過程參數(shù)ΔP1，ΔP2，ΔP3的改變而引起的輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm而確定，計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)被公式化表示并保存。只要一個或多個過程參數(shù)P1、P2或P3的改變以可能的延遲時間τ(可以是τ＝0)而延遲地導(dǎo)致輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(tj)-Lm(tj+1)，當(dāng)確定計(jì)算關(guān)系ΔLm＝Lm(tj)-Lm(tj+1)＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)時將其考慮在內(nèi)，其中ΔP1＝P1(tj-τ)-P1(tj+1-τ)，ΔP2＝P2(tj-τ)-P2(tj+1-τ)并且ΔP3＝P3(tj-τ)-P3(tj+1-τ)。這個計(jì)算關(guān)系ΔLm＝Lm(tj)-Lm(tj+1)＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)優(yōu)選地存儲在評價(jià)電子裝置20的存儲器中或者存儲在附著于評價(jià)電子裝置20的存儲器中，并且可以用于引起的干擾信號的誤差消除及補(bǔ)償。
對于圖1所示的實(shí)施例的例子已經(jīng)選擇并說明了這些過程參數(shù)。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，很清楚可以在其它工廠以及其它環(huán)境下有更多或更少過程參數(shù)，其改變導(dǎo)致過程變量的改變并且其根據(jù)本發(fā)明被監(jiān)控和處理。
圖1還指示了從流速測量設(shè)備26和壓力測量設(shè)備28到總線22的連接線。由流速測量設(shè)備26和壓力測量設(shè)備28測量的過程參數(shù)也被送入輻射測量系統(tǒng)14的評價(jià)電子裝置20，用于進(jìn)一步的評價(jià)和處理。
圖2以簡化的方式示意性地顯示了用于確定介質(zhì)12的料位的容器10和輻射測量系統(tǒng)14，以及在附近使用的伽馬射線照相測量系統(tǒng)36，其在鄰近的肘管彎頭38的區(qū)域中用于檢查。從輻射體40發(fā)射并且指向肘管彎頭38的放射性輻射被輻射測量系統(tǒng)14的檢測器18類似地接收，并且干擾或中斷用于確定介質(zhì)12的料位的測量信號。這個還由檢測器18接收的外來輻射導(dǎo)致料位被指示為小于容器中實(shí)際存在的料位。然而，這是非常不期望和危險(xiǎn)的。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于評價(jià)和用于誤差消除及補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備44的原理的草圖。這個設(shè)備44包括輸入46，其用于由檢測器18測量的輻射測量值Lm(t)以及非輻射測量的過程參數(shù)P1＝P1(t)、P2＝P2(t)和/或P3＝P3(t)，還包括真實(shí)意義上的評價(jià)及誤差補(bǔ)償裝置48，以及輸出50。由于簡化和清楚的原因，這里沒有顯示對于設(shè)備44進(jìn)行評價(jià)、誤差消除及補(bǔ)償而自然需要的電源。
當(dāng)進(jìn)行測量操作時，評價(jià)及誤差補(bǔ)償設(shè)備48確定對于檢測器在兩個任意時刻ti和ti+1記錄的兩個輻射測量值Lm(ti)和Lm(ti+1)的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)，并且基于在相同時間間隔中記錄的過程參數(shù)的改變ΔP1，ΔP2，ΔP3，利用預(yù)定并存儲的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)測試是否存在如圖2所示的輻射測量系統(tǒng)14的干擾。對于假定了干擾的情況，使用下面詳細(xì)說明的用于誤差消除及補(bǔ)償?shù)姆椒?，在評價(jià)及誤差補(bǔ)償設(shè)備48中確定過程變量L(t)的值，并且將其與指示干擾的相應(yīng)信號，例如警報(bào)信號，一同從輸出50發(fā)送到總線22上(這一點(diǎn)參見圖1)。對于沒有假定干擾的情況，基于最后測量的輻射測量值Lm(i)，在評價(jià)及誤差補(bǔ)償設(shè)備48中確定過程變量L(t)的值，并且從輸出50將該值發(fā)送至總線22，而無需警報(bào)信號。
圖4以流程圖說明了根據(jù)本發(fā)明的用于評價(jià)、誤差消除及補(bǔ)償?shù)谋景l(fā)明的方法的第一優(yōu)選實(shí)施例。通過例子，由任意兩個相繼時刻ti和ti+1確定從執(zhí)行測量操作開始的時間間隔。輻射測量值Lm(t)和多個過程參數(shù)被測量。在這里給出的實(shí)施例的例子中，有三個過程參數(shù)P1、P2、P3，它們優(yōu)選地是圖1中示出的且在說明書中說明的過程參數(shù)。為了簡化，假定對于不同操作及過程條件先前獲得并確定的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)已經(jīng)為了進(jìn)一步的處理而被公式化并且以合適的形式存儲在用于誤差消除的設(shè)備44的存儲器60中(這一點(diǎn)也參見圖3)。另外，假定在圖4所示的方法的流程(重新)開始的時刻ti+1，在前一時刻ti記錄的測量值被以合適的形式同樣存儲在用于誤差消除的設(shè)備44的存儲器58中并且可以用于進(jìn)一步的處理。
在評價(jià)電子裝置20(這一點(diǎn)參見圖1)給出實(shí)際測量值Lm(ti+1)、P1(ti+1)、P2(ti+1)、P3(ti+1)之后，執(zhí)行對于相對于前一時刻ti記錄且被從存儲器58讀出的值Lm(ti)、P1(ti)、P2(ti)、P3(ti)的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)、ΔP1＝P1(ti)-P1(ti+1)、ΔP2＝P2(ti)-P2(ti+1)和ΔP3＝P3(ti)-P3(ti+1)的確定。然后，執(zhí)行比較64，其中將輻射測量值的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)與在相同時間間隔中記錄的過程參數(shù)的改變ΔP1，ΔP2，ΔP3比較，并且其中從存儲器60讀出的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)用于測試實(shí)際測量的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)是否對應(yīng)于計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)所給出的改變。對于時刻ti+1測量的過程參數(shù)P1，P2，P3的值被載入存儲器58，并且可以為下一測量時刻ti+2所使用，用于確定接下來的時刻ti+1到ti+2的改變ΔP1，ΔP2，ΔP3。
在輻射測量值Lm(t)的實(shí)際測量的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)對應(yīng)于測量的過程參數(shù)的改變ΔP1，ΔP2，ΔP3的情況中，假定不存在輻射測量系統(tǒng)的干擾。從最后測量的輻射測量值Lm(ti+1)確定相關(guān)的過程變量L(ti+1)并且將其發(fā)送至與過程控制系統(tǒng)相連的總線22，而無需任何附加的指示干擾的信號。輻射測量值Lm(ti+1)被載入存儲器58并且可以用于下一測量時刻ti+2，作為用于確定對于從ti+1到ti+2的時間周期的改變ΔLm的參考值。
在輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)不對應(yīng)于非輻射測量的過程參數(shù)的改變ΔP1，ΔP2，ΔP3以及計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)的情況中，假定存在輻射測量系統(tǒng)的干擾，例如是由于來自附近的伽馬射線照相測量系統(tǒng)的外來輻射的侵入(這一點(diǎn)參見圖2)。這這種情況中，已知的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)用于執(zhí)行對于考慮的時間周期ti至ti+1的計(jì)算66，其得到對于時刻ti+1的計(jì)算的測量值Lc(t+1)。從使用的角度看，這可以例如通過使用計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)確定對于感興趣的時間周期的允許改變ΔLc(ti，ti+1)然后由Lc(ti+1)＝Lm(ti)+ΔLc(ti，ti+1)計(jì)算測量值Lc(ti+1)而完成。接下來計(jì)算對于計(jì)算的輻射測量值Lc(ti+1)的相關(guān)過程變量 并將其與指示干擾的附加信號68一同發(fā)送至與過程控制系統(tǒng)相連的總線22。計(jì)算的輻射測量值Lc(ti+1)被載入存儲器58，并且可在接下來的測量時刻ti+2使用，用作用于確定對于接下來的時間周期ti+1到ti+2的改變ΔLm＝Lc(ti+1)-Lm(ti+2)的參考值。
對于接下來的時刻ti+2(也用于其后進(jìn)一步的時刻)，如圖4所示，本發(fā)明所述的方法重新執(zhí)行，新的時刻記錄的過程參數(shù)P1(ti+2)、P2(ti+2)、P3(ti+2)代替在時刻ti+1測量的過程參數(shù)P1(ti+1)、P2(ti+1)、P3(ti+1)。本發(fā)明的各個步驟的時間指示被相應(yīng)調(diào)整。對于感興趣的新的時間周期相應(yīng)執(zhí)行對于改變ΔP1，ΔP2，ΔP3的上述確定62。
對于時間周期ti+1到ti+2的過程變量的測量值的改變ΔLm的確定62依賴于之前是否確認(rèn)了輻射測量系統(tǒng)的干擾。如果不存在干擾，則對于新的時間周期ti+1到ti+2如上所述執(zhí)行本方法。對于存在干擾的情況，則以計(jì)算的輻射測量值Lc(ti+1)代替測量值Lm(ti+1)，使得從ΔLm＝Lc(ti+1)-Lm(ti+2)確定在從ti+1到ti+2的時間周期中輻射測量值的改變ΔLm。如果對于時間周期ti+1到ti+2的改變ΔLm＝Lc(ti+1)-Lm(ti+2)不對應(yīng)于使用已知的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)對于新的時間周期的記錄的改變ΔP1，ΔP2，ΔP3，則借助于計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)以及從屬于它的過程變量 計(jì)算對于時刻ti+2的輻射測量值Lc(ti+2)，然后將其與警報(bào)信號68一同發(fā)送至輸出50。
對于每一新考慮的時刻，實(shí)際測量的過程參數(shù)P1(ti+2)、P2(ti+2)、P3(ti+2)和過程變量的值(其作為實(shí)際測量值Lm(ti+2)或作為計(jì)算的測量值Lc(ti+2)被存儲并保持在存儲器58中，用于后續(xù)測量中的進(jìn)一步處理。
在圖4中給出的對于本發(fā)明的誤差消除及補(bǔ)償?shù)倪@一點(diǎn)的說明中，已經(jīng)假定，對于在考慮的時間周期，過程參數(shù)P1、P2、P3的改變也在對于這個時間周期的過程變量的測量值Lm的改變之后立即出現(xiàn)。然而，在過程參數(shù)P的改變以具有可能的延遲時間τ的延遲(也可以τ＝0)而導(dǎo)致輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(tj)-Lm(tj+1)的情況中，本發(fā)明的方法應(yīng)當(dāng)使用相關(guān)過程參數(shù)的改變，例如對于時間周期tj-τ到tj+1-τ(j＝1，...i，i+1，i+2，...)的ΔP1，即對于由延遲時間τ校正的時間周期ΔP1，特別是當(dāng)計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)依賴于被考慮的特定時間周期時。于是，作為在圖1所示的現(xiàn)有工業(yè)過程工廠部分的情況中，一定可以使以流速測量設(shè)備26記錄的過程參數(shù)“流速”的改變比以輻射測量系統(tǒng)14記錄的料位測量值的改變延遲一定時間。
在考慮延遲時間τ時，本發(fā)明的方法不改變，僅適當(dāng)調(diào)整圖4所示的方法的指示。當(dāng)不同過程參數(shù)具有不同延遲時間時以相同的方式進(jìn)行。
圖5以流程圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于評價(jià)、誤差消除及補(bǔ)償?shù)谋景l(fā)明的方法的另一優(yōu)選實(shí)施例。這個實(shí)施例與上面參考圖4說明的實(shí)施例在許多部件和方法步驟中是類似的。在圖5中也以例子的方式對于兩個任意的相繼時間點(diǎn)ti和ti+1選擇了來自運(yùn)行的測量操作的時間間隔。在圖4所示的方法的情況中，使用對于時刻ti的測量值P1(ti)、P2(ti)、P3(ti)和Lm(ti)(或者在干擾的情況中Lc(ti))以及對于時刻ti+1的測量值P1(ti+1)、P2(ti+1)、P3(ti+1)和Lm(ti+1)，進(jìn)行對于特定的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)和ΔP1，ΔP2，ΔP3的確定62。類似地，在比較64中，也檢測輻射測量值的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)是否對應(yīng)于在相應(yīng)時間間隔中記錄的根據(jù)從存儲器60讀出的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)的過程參數(shù)的改變ΔP1，ΔP2，ΔP3。
在確認(rèn)沒有干擾的情況，則如上面已經(jīng)解釋的，形成從屬于輻射測量值Lm(ti+1)的過程變量L(ti+1)，并經(jīng)由輸出50將其發(fā)送至總線22。
然而，在確認(rèn)了干擾的情況中，則脫離圖4的方法，執(zhí)行重查70，其中測試輻射測量值ΔLm是否小于之前從計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)預(yù)定的最大允許偏差δ。如果輻射測量值ΔLm的改變小于δ并且其仍然在變化的容許范圍之內(nèi)，則將實(shí)際測量的輻射測量值Lm(ti+1)認(rèn)為是可接受的。如上所述，之后形成從屬于輻射測量值Lm(ti+1)的過程變量L(ti+1)，并經(jīng)由輸出50將其發(fā)送至總線22。
在|ΔLm|≥δ并且作為結(jié)果使得輻射測量值的改變ΔLm偏離計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)超過允許情況中，假定有干擾。如上所述，然后將已知的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，ΔP3)用于執(zhí)行對于所考慮的時間周期ti，到ti+1的計(jì)算66，以對于時刻ti+1給出計(jì)算的測量值Lc(t+1)。另外，確定相關(guān)的過程變量 并且將其與指示干擾的附加信號68一同發(fā)送至與過程控制系統(tǒng)相連的總線22。
對應(yīng)于圖4的方法，在圖5的方法中，位于輸出44處的特定值也被載入存儲器58，該特定值在干擾的情況中是計(jì)算的輻射測量值Lc(ti+1)或者是實(shí)際測量的測量值Lm(ti+1)，其在下一測量時刻ti+2可用，作為用于確定對于下一時間周期ti+1到ti+2的改變ΔLm＝Lc(ti+1)-Lm(ti+2)或ΔLm＝Lm(ti+1)-Lm(ti+2)的參考值。
為了說明簡單的方式，其中本發(fā)明的設(shè)備可以作為改進(jìn)而集成入現(xiàn)存的已經(jīng)安裝的過程測量裝置，圖6示意性地示出到輻射測量系統(tǒng)以及用于記錄其它非輻射測量地記錄的過程參數(shù)的測量儀器的其它測量儀器的過程控制系統(tǒng)的現(xiàn)有連接。其中，為了簡化而假定已經(jīng)通過例子的方式在圖1中顯示的其它測量儀器(這一點(diǎn)，參見圖1和相應(yīng)的說明)。如圖6所示，通常輻射測量系統(tǒng)14的評價(jià)電子裝置20、流量測量設(shè)備26和壓力測量設(shè)備28直接連接至總線22。圖6中所示的連接本身用于通用的所謂兩線制系統(tǒng)，例如根據(jù)所謂的HART通信基礎(chǔ)。
作為例子，如果現(xiàn)在以改進(jìn)工具72的形式提供圖3中本發(fā)明的用于誤差消除及補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備44(這一點(diǎn)，參見圖3和相關(guān)說明)，如圖7所示，在用于圖6的過程測量的儀器的情況中，這種改進(jìn)工具72可以連接在總線22和測量設(shè)備14(分別為20、26和28)之間。改進(jìn)工具優(yōu)選地包括外殼(未顯示)和其中容納的與圖3的設(shè)備所擁有的相同的用于誤差消除及補(bǔ)償?shù)哪K和部件。在兩線制系統(tǒng)的情況中，輸入和輸出的連接以圖7所示的方式，根據(jù)所謂的HART通信基礎(chǔ)。
權(quán)利要求
1.用于對輻射測量系統(tǒng)(14)中由伽馬射線照相引起的干擾信號(42)進(jìn)行誤差消除及補(bǔ)償?shù)姆椒?，其中利用放射性輻射體(16)和檢測器(18)確定過程變量L(t)，該方法包括以下步驟a)在進(jìn)行測量期間，對于兩個任意時刻ti和ti+1，確定在這些時刻在由檢測器(18)記錄的兩個輻射測量值Lm(ti)和Lm(ti+1)之間的改變ΔLm=Lm(ti)-Lm(ti+1)，并且利用預(yù)定的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)與在相應(yīng)時間間隔中記錄的第一非輻射測量的過程參數(shù)的改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)比較；b)在輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm=Lm(ti)-Lm(ti+1)對應(yīng)于相應(yīng)時間間隔中第一非輻射測量的過程參數(shù)的在前改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)并且對應(yīng)于計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)的情況中，假定不存在輻射測量系統(tǒng)的干擾，其中，根據(jù)最后測量的輻射測量值Lm(ti+1)確定相關(guān)的過程變量L(ti+1)并將其發(fā)送至與過程控制系統(tǒng)連接的總線(22)，而無需指示干擾的附加信號(68)；c)在輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)不對應(yīng)于相應(yīng)時間間隔中第一非輻射測量的過程參數(shù)P1＝P1(t-τ)的在前改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)以及計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)的情況中，假定存在輻射測量系統(tǒng)(14)的干擾，--其中，之后基于第一過程參數(shù)P1的在前改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)，利用已記錄的對于時刻fi+1的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)計(jì)算輻射測量值Lc(t+1)；--其中，根據(jù)計(jì)算的輻射測量值Lc(ti+1)，確定相關(guān)的過程變量 并將其與一附加的干擾指示信號(68)一同發(fā)送至與過程控制系統(tǒng)相連的總線(22)；以及--其中，隨后在時刻ti+2處對第一非輻射測量的過程參數(shù)的改變ΔP1＝P1(ti+1-τ)-P1(ti+2-τ)以及輻射測量值Lm(ti+2)的測量的記錄中，后者與計(jì)算的輻射測量值Lc(ti+1)一同用于確定改變ΔLm＝Lc(ti+1)-Lm(ti+2)，并且該改變在步驟d)和e)中被參考，用于確定是否仍存在輻射測量系統(tǒng)系統(tǒng)(14)的干擾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在啟動輻射測量系統(tǒng)(14)之前行下列步驟a)對于由輻射測量系統(tǒng)(14)的檢測器(18)測量的測量值Lm(t)，確定至少一個非輻射測量的且被類似監(jiān)控的第一過程參數(shù)P1＝P1(t-τ)，其對于任意時刻tj-τ和tj+1-τ的改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)以可能的延遲時間τ，其中甚至可能τ＝0，導(dǎo)致輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(tj)-Lm(tj+1)；b)根據(jù)以不同的操作及過程條件和在不同時刻ti確定的輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm以及非輻射測量的第一過程參數(shù)的改變ΔP1，將計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)以公式表達(dá)出來并保存。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，-其中，在發(fā)出指示輻射測量系統(tǒng)的干擾的信號(68)之前，從計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)確認(rèn)輻射測量值的改變ΔLm是否小于之前預(yù)定為最大允許的改變δ；以及-其中只有在|ΔLm|≥δ的情況中，指示輻射測量信號的干擾的信號(68)被發(fā)送到總線(22)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中輻射測量系統(tǒng)(14)的檢測器(18)測量的測量值Lm(t)可以是對于容器(10)中介質(zhì)(12)的料位、容器中該介質(zhì)的密度、或者容器或管道中一種或多種介質(zhì)的至少兩相的界面的量度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中在第一非輻射測量的過程參數(shù)P1是--容器內(nèi)部或與容器內(nèi)部相連的管道中的壓力；--容器內(nèi)部或與容器內(nèi)部相連的管道中的溫度；或者--與容器內(nèi)部相連的管道中的介質(zhì)的流速。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，-其中多個過程參數(shù)Pk被監(jiān)控，其中k＝1，2，…它們對于任意時刻tj-τk和tj+1-τk的改變ΔPk＝Pk(tj-τk)-Pk(tj+1-τk)以可能的延遲時間τk，有可能τk＝0，導(dǎo)致輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(tj)-Lm(tj+1)；--其中，基于對于不同操作及過程條件的測量，將輻射測量值Lm(t)的改變依賴于每一獨(dú)立過程參數(shù)或多個過程參數(shù)Pk的計(jì)算表示公式化為ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，…)；并且，其中，在操作期間，根據(jù)權(quán)利要求1的步驟c)到e)，利用計(jì)算的記錄關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，…)確定是否存在輻射測量系統(tǒng)(14)的干擾。
7.用于對具有放射性輻射體(16)和檢測器(18)的輻射測量系統(tǒng)(14)中伽馬射線照相引起的干擾信號(42)的誤差消除及補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備(44)，該設(shè)備包括-輸入(46)，用于由檢測器(18)對于過程變量L(t)測量的測量值Lm(t)，-輸入(46)，用于至少一個非輻射測量并被同樣監(jiān)控的第一過程參數(shù)P1＝P1(t-τ)，其改變以可能的延遲時間τk，也可以τk＝0，導(dǎo)致輻射測量值Lmt的改變ΔLm＝Lm(tj)-Lm(tj+1)；-輸出(50)，其與過程控制系統(tǒng)相連，和-評價(jià)及誤差補(bǔ)償設(shè)備(48)，--其在操作期間確定由檢測器(18)在任意兩個相繼時刻ti和ti+1記錄的輻射測量值Lm(ti)和Lm(ti+1)之間的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)，并且利用計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)將其與第一非輻射測量的過程參數(shù)P1＝P1(t-τ)的改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)比較；--其中，在輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)對應(yīng)于相應(yīng)時間間隔中第一非輻射測量的過程參數(shù)的在前改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)并且對應(yīng)于預(yù)定的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)的情況中，根據(jù)最后測量的輻射測量值Lm(ti+1)確定相關(guān)的過程變量L(ti+1)并將該變量發(fā)送至輸出以及與過程控制系統(tǒng)連接的總線(22)，而無需指示干擾的附加信號(68)；--其中，在輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(ti)-Lm(ti+1)不對應(yīng)于相應(yīng)時間間隔中第一非輻射測量的過程參數(shù)的在前改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-r)以及預(yù)定的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)的情況中，識別輻射測量系統(tǒng)(14)的干擾，--其中，之后基于第一過程參數(shù)P1的在前改變ΔP1＝P1(ti-τ)-P1(ti+1-τ)，利用已記錄的對于時刻ti+1的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1)計(jì)算輻射測量值Lc(t+1)；--其中，根據(jù)計(jì)算的輻射測量值Lc(ti+1)，確定相關(guān)的過程變量 并將該變量與指示干擾的附加信號(68)一同發(fā)送至輸出(50)以及與過程控制系統(tǒng)相連的總線(22)；以及--其中，隨后在時刻ti+2處對第一非輻射測量的過程參數(shù)的改變ΔP1＝P1(ti+1-τ)-P1(ti+2-τ)以及輻射測量值Lm(ti+2)的測量的記錄中，從這個輻射測量值和計(jì)算的輻射測量值Lc(ti+1)確定改變ΔLm＝Lc(ti+1)-Lm(ti+2)，以確定是否仍存在輻射測量系統(tǒng)(14)的干擾。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中在發(fā)出指示輻射測量系統(tǒng)的干擾的信號(68)之前，確認(rèn)輻射測量值的改變ΔLm是否小于之前預(yù)定為最大允許的改變δ＝|ΔLmmax|；以及其中只有在|ΔLm|≥δ的情況中，指示輻射測量信號的干擾的信號(68)被發(fā)送到總線(22)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的設(shè)備，其中輻射測量系統(tǒng)(14)的檢測器(18)測量的測量值Lm(t)可以是對于容器(10)中介質(zhì)(12)的料位、容器中該介質(zhì)的密度、或者容器或管道中一種或多種介質(zhì)的至少兩相的界面的量度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中在第一非輻射測量的過程參數(shù)P1是--容器內(nèi)部或與容器內(nèi)部相連的管道中的壓力；--容器內(nèi)部或與容器內(nèi)部相連的管道中的溫度；或者--與容器內(nèi)部相連的管道中的介質(zhì)的流速。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，多個過程參數(shù)Pk被發(fā)送到其輸入(46)，其中k＝1，2，…它們對于任意時刻tj-τk和tj+1-τk的改變ΔPk＝Pk(tj-τk)-Pk(tj+1-τk)以可能的延遲時間τk，有可能τk＝0，導(dǎo)致輻射測量值Lm(t)的改變ΔLm＝Lm(tj)-Lm(tj+1)；其中，在權(quán)利要求7的評價(jià)及誤差補(bǔ)償設(shè)備的操作期間，利用預(yù)定的計(jì)算的記錄關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，…)確定是否存在輻射測量系統(tǒng)(14)的干擾。
12.如權(quán)利要求7至11所述的設(shè)備，其是分配至輻射測量系統(tǒng)(14)的部分評價(jià)電子裝置。
13.如權(quán)利要求7至11所述的設(shè)備，其容納在獨(dú)立于輻射測量系統(tǒng)(14)的檢測器(18)的外殼中。
14.如權(quán)利要求7至13所述的設(shè)備，其作為改進(jìn)工具(72)位于測量系統(tǒng)(14)和已經(jīng)安裝的輻射測量系統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)之間。
15.如權(quán)利要求7至14所述的設(shè)備，其中用于代表輻射測量值Lm(t)對于多個或每一個非輻射測量獲得的過程參數(shù)Pk的依賴關(guān)系的計(jì)算關(guān)系ΔLm＝f(ΔP1，ΔP2，…)是基于在不同操作及過程條件的測量而得到的。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于對根據(jù)過程測量技術(shù)的輻射測量系統(tǒng)中伽馬射線照相引起的干擾信號進(jìn)行誤差消除及補(bǔ)償?shù)姆椒ê驮O(shè)備。本發(fā)明的設(shè)備包括用于檢測器測量的過程變量L
文檔編號G01F23/288GK1606690SQ02825724
公開日2005年4月13日 申請日期2002年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月19日
發(fā)明者亞歷山德魯·尼斯托爾 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司