專利名稱：具有雙線供電裝置的輻射度測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有雙線電源裝置(雙線供電裝置)的進(jìn)料(feedmaterial)的輻射 度的(radiometric)填充水平測(cè)量或密度測(cè)量。具體地，本發(fā)明涉及具有雙線供電裝置的 輻射度測(cè)量裝置。此外，本發(fā)明涉及用于具有雙線供電裝置的進(jìn)料的輻射度的填充水平測(cè) 量或密度測(cè)量的測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
輻射度測(cè)量裝置可以以四線技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)，其中供電線與信號(hào)線隔離。在這種布置 中，可能必須將至該裝置的四根線作成線纜，這會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)大的電流消耗、相當(dāng)大的自熱以 及高程度的切換努力(switching effort)。輻射度測(cè)量裝置的雙線設(shè)計(jì)常常只提供有限的電力。

發(fā)明內(nèi)容
可能期望提供具有雙線供電裝置的用于進(jìn)料(即填充物品)的輻射度的填充水平 測(cè)量或密度測(cè)量的改進(jìn)的測(cè)量裝置、改進(jìn)的測(cè)量系統(tǒng)以及改進(jìn)的測(cè)量方法。在獨(dú)立權(quán)利要求中陳述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，同時(shí)本發(fā)明的其他實(shí)施例通過(guò) 從屬權(quán)利要求來(lái)體現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，提供了一種具有處理器的用于進(jìn)料的輻射度的填充 水平測(cè)量和/或密度測(cè)量的具有雙線供電裝置的測(cè)量裝置，其中處理器被設(shè)計(jì)為從活動(dòng)模 式變?yōu)楣?jié)電模式。這種測(cè)量裝置(其也指輻射度填充水平測(cè)量裝置和/或輻射度密度測(cè)量裝置)由 于測(cè)量裝置更少的自熱導(dǎo)致更低能耗、更少電纜敷設(shè)努力、以及實(shí)現(xiàn)更好的測(cè)量效果。使用 這種測(cè)量裝置可以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單更經(jīng)濟(jì)的電路，其中在4-20mA模型中的雙線裝置可被設(shè)計(jì) 為根據(jù)Profibus(PA)標(biāo)準(zhǔn)或者基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線裝置。此外，借助于只有有限電力可用的雙線設(shè)計(jì)的這種測(cè)量裝置，借助于對(duì)可用電力 的功耗動(dòng)態(tài)調(diào)整(電力管理)可以實(shí)現(xiàn)功耗上的降低。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，測(cè)量裝置還包括能量?jī)?chǔ)存單元，其中能量?jī)?chǔ)存單元被設(shè)計(jì) 為儲(chǔ)存能量并捕獲或儲(chǔ)存測(cè)量裝置的部件的間歇電流(即電能)。能量?jī)?chǔ)存單元還被設(shè)計(jì) 為向測(cè)量裝置提供電流。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，能量?jī)?chǔ)存單元被設(shè)計(jì)為電解電力電容器 (Pufferelko)。能量?jī)?chǔ)存單元可以被設(shè)計(jì)為電容器，具體地為雙層電容器。
根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，測(cè)量裝置包括信號(hào)放大器和至少一個(gè)比較器， 其中用于節(jié)電模式的處理器被設(shè)計(jì)為斷開至少信號(hào)放大器或至少一個(gè)比較器。這意味著處 理器斷開信號(hào)放大器或至少一個(gè)比較器，或者既斷開信號(hào)放大器又?jǐn)嚅_比較器。這種具有可以斷開的信號(hào)放大器和比較器(組)的測(cè)量裝置可以使得可以借助于 信號(hào)放大器的節(jié)電設(shè)計(jì)來(lái)降低功耗。此外，通過(guò)處理器在沒有測(cè)量信號(hào)存在的情況下斷開 信號(hào)放大器或比較器(這是因?yàn)樵诖藸顟B(tài)下信號(hào)放大器或比較器沒有消耗電力)而降低功耗。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，測(cè)量裝置還包括開關(guān)，其中處理器或一些其他 控制裝置被設(shè)計(jì)為用于(如果需要自動(dòng)的話)控制該開關(guān)，并且該開關(guān)通過(guò)能量?jī)?chǔ)存單元 調(diào)節(jié)信號(hào)放大器和至少一個(gè)比較器的能量供應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，測(cè)量裝置的信號(hào)放大器被設(shè)計(jì)為用于間歇性操 作。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，測(cè)量裝置的處理器被設(shè)計(jì)為用于間歇性操作。測(cè)量裝置的這種被設(shè)計(jì)為用于間歇性操作的處理器，可以使處理器可以取決于測(cè) 量信號(hào)的出現(xiàn)來(lái)調(diào)節(jié)測(cè)量裝置的功耗并由此降低總體功耗，例如通過(guò)在沒有測(cè)量信號(hào)出現(xiàn) 的情況下斷開信號(hào)放大器和/或比較器(組)。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，要求保護(hù)一種利用根據(jù)上述示例性實(shí)施例的測(cè) 量裝置并利用放射源的進(jìn)料的填充水平的或密度的輻射度測(cè)量的測(cè)量系統(tǒng)。這種測(cè)量系統(tǒng)包括放射源和輻射度傳感器。該測(cè)量系統(tǒng)可用作水平測(cè)量系統(tǒng)和/ 或密度測(cè)量系統(tǒng)并基于閃爍原理(scintillation principle)。輻射度傳感器包括雙線電 源組、處理器、借助于電壓倍增的高電壓生成裝置、閃爍器、光電倍增器、信號(hào)放大器以及一 個(gè)或若干比較器。閃爍器將射線(例如，其可以為伽馬射線或一些其他電離射線，諸如α或β射 線)轉(zhuǎn)換為閃光，該閃光由光電倍增器轉(zhuǎn)換為電流脈沖。隨后的信號(hào)放大器放大電流脈沖。 比較器將放大后的電流脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖，數(shù)字脈沖由處理器計(jì)數(shù)。取決于處理值，輻射 穿過(guò)容器或穿過(guò)進(jìn)料的射線的強(qiáng)度變化，因而脈沖率變化。處理器根據(jù)脈沖率確定物理處理值。為了降低功耗，使用提供節(jié)電模式的節(jié)電處 理器。一出現(xiàn)新的測(cè)量值，該處理器就被激活。如果很少的電力可用，則斷開信號(hào)放大器和 比較器(組)。為了收集布置的部件的峰值電流，使用充電緩慢并可以臨時(shí)提供所需電流的 能量?jī)?chǔ)存單元(諸如電解電力電容器)。作為功耗至可用功耗的動(dòng)態(tài)匹配(電力管理)、信號(hào)放大器的節(jié)省電流設(shè)計(jì)、借助 于電壓倍增的光電倍增器的高電壓電源組的節(jié)省電流設(shè)計(jì)的結(jié)果，以及作為放大器和處理 器的間歇性操作的結(jié)果，這種測(cè)量系統(tǒng)可以使得可以降低具有有限電力的雙線設(shè)計(jì)中的功耗ο根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，陳述了一種借助于具有雙線供電裝置的測(cè)量裝 置的用于進(jìn)料的填充水平或密度的輻射度測(cè)量的測(cè)量方法，其中處理器為了節(jié)電從活動(dòng)模 式切換至節(jié)省電流模式，并且在出現(xiàn)新的測(cè)量信號(hào)的情況下處理器被激活。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，陳述了一種測(cè)量方法，其還包括以下步驟借助于能量 儲(chǔ)存單元收集電流；通過(guò)能量?jī)?chǔ)存裝置提供電流。
根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，陳述了一種測(cè)量方法，其還包括以下步驟借助 于處理器斷開信號(hào)放大器和至少一個(gè)比較器用于節(jié)電模式。這意味著，信號(hào)放大器或至少 一個(gè)比較器，或者信號(hào)放大器和至少一個(gè)比較器，可以被斷開。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供了一種測(cè)量方法，其還包括以下步驟信號(hào)放大器 間歇性操作；處理器間歇性操作。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，陳述了一種程序單元，當(dāng)程序單元在用于進(jìn)料的填充水平或密度的輻射度測(cè)量的具有雙線供電裝置(101)的測(cè)量裝置(100)的處理器上 被執(zhí)行時(shí)指示處理器執(zhí)行以下步驟處理器從活動(dòng)模式切換至節(jié)電模式用于節(jié)電，以及當(dāng) 出現(xiàn)新的測(cè)量信號(hào)時(shí)激活處理器。此外，可以提供以下步驟借助于處理器斷開信號(hào)放大器 和至少一個(gè)比較器用于節(jié)電模式；信號(hào)放大器間歇性操作；處理器間歇性操作。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，陳述了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上儲(chǔ)存有程 序單元，該程序單元當(dāng)在用于進(jìn)料的填充水平或密度的輻射度測(cè)量的具有雙線供電裝置 (101)的測(cè)量裝置(100)上被執(zhí)行時(shí)指示處理器執(zhí)行以下步驟處理器從活動(dòng)模式切換至 節(jié)電模式用于節(jié)電，以及當(dāng)出現(xiàn)新的測(cè)量信號(hào)時(shí)激活處理器。此外，可以提供以下步驟借 助于處理器斷開信號(hào)放大器和至少一個(gè)比較器用于節(jié)電模式；信號(hào)放大器間歇性操作；處 理器間歇性操作。當(dāng)然也可以組合不同示例性實(shí)施例的單獨(dú)特性，即使沒有明確地說(shuō)明，這也可以 部分地導(dǎo)致超過(guò)單獨(dú)效果的總和的有益效果。具體地，應(yīng)該注意，以上及以下參考測(cè)量裝置和/或測(cè)量系統(tǒng)描述的特性在方法、 程序單元以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中也是可實(shí)現(xiàn)的，反之亦然。本發(fā)明的這些和其他方面參考以下描述的示例性實(shí)施例將得到解釋和澄清。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的具有雙線供電裝置的輻射度測(cè)量裝置 的示意圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的具有雙線供電裝置的輻射度測(cè)量系統(tǒng) 的示意圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的具有雙線供電裝置的輻射度測(cè)量方法 的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。圖中示例是示意性的，不是按規(guī)定比例。在以下對(duì)圖的描述中，相同的附圖標(biāo)記用 于相同或相似的元件。圖1示出了用于進(jìn)料的輻射度的填充水平測(cè)量或密度測(cè)量的具有雙線供電裝置 101的測(cè)量裝置100。測(cè)量裝置100可指輻射度傳感器。雙線供電裝置101向電源組106 供電，電源組通過(guò)線112向高電壓生成單元107供電并通過(guò)線113向能量?jī)?chǔ)存單元103 (其 可以被設(shè)計(jì)為電解電力電容器)供電。高電壓生成單元107例如借助于電壓倍增來(lái)生成高 電壓。高電壓生成單元107通過(guò)線114將高電壓提供至光電倍增器108。
閃爍器109將放射性的伽馬射線轉(zhuǎn)換成閃光，閃光被發(fā)射至光電倍增器108，光電倍增器將閃光轉(zhuǎn)換成電流脈沖。電流脈沖通過(guò)線115從光電倍增器108發(fā)送至信號(hào)放大器 104。信號(hào)放大器104放大電流脈沖并通過(guò)線116將電流脈沖轉(zhuǎn)發(fā)給至少一個(gè)比較器105， 該至少一個(gè)比較器將電流脈沖轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖。比較器105通過(guò)線117將數(shù)字脈沖引導(dǎo)至 處理器102。處理器102對(duì)脈沖計(jì)數(shù)。取決于處理值，放射性的場(chǎng)變化，因而脈沖率(pulse rate)變化。處理器102根 據(jù)脈沖率確定物理處理值，并通過(guò)線118將物理處理值轉(zhuǎn)發(fā)至電流輸出接口或現(xiàn)場(chǎng)總線接 口 110?，F(xiàn)場(chǎng)總線接口 110被設(shè)計(jì)成4-20mA電路，或者根據(jù)Profibus標(biāo)準(zhǔn)或基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總 線標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)。現(xiàn)場(chǎng)總線接口 110通過(guò)線119將物理處理值發(fā)送至電源組106，電源組通過(guò) 雙線供電裝置101的線101之一將處理值發(fā)送至評(píng)估單元(圖1中未示出)。能量?jī)?chǔ)存單元103通過(guò)開關(guān)106和線120將電流或電力提供至信號(hào)放大器104，并 通過(guò)開關(guān)106和線121向比較器105供電。通過(guò)線122處理器102控制開關(guān)106，開關(guān)通過(guò) 能量?jī)?chǔ)存單元103調(diào)節(jié)信號(hào)放大器104的和至少一個(gè)比較器105的能量供應(yīng)。圖2示出了具有測(cè)量裝置100和放射源201的用于進(jìn)料的輻射度的填充水平測(cè)量 或密度測(cè)量的具有雙線供電裝置的輻射度測(cè)量系統(tǒng)200。放射源201將例如放射性伽馬射 線203發(fā)射到進(jìn)料容器202上，進(jìn)料容器包括例如松散材料(bulk material)或流體，其中 已經(jīng)穿透進(jìn)料容器202或者進(jìn)料容器202的松散材料或流體的放射線被測(cè)量裝置100接收 并被轉(zhuǎn)換為測(cè)量值。圖3示出了借助于具有雙線供電裝置101的測(cè)量裝置100的用于進(jìn)料的填充水 平或密度的輻射度測(cè)量的輻射度測(cè)量方法300，該方法包括以下步驟將處理器102從活動(dòng) 模式切換至節(jié)電模式用于節(jié)電(步驟301)；當(dāng)出現(xiàn)新的測(cè)量信號(hào)時(shí)激活處理器102(步驟 302)；借助于能量?jī)?chǔ)存單元103收集電流(步驟303)；借助于能量?jī)?chǔ)存單元103提供能量 (步驟304)；借助于處理器102斷開信號(hào)放大器104和至少一個(gè)比較器105用于節(jié)電模式 (步驟305)；信號(hào)放大器104間歇性操作(步驟306)；以及處理器102間歇性操作(步驟 307)。盡管參考示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是在不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍的 情況下可以執(zhí)行各種改變和改進(jìn)。本發(fā)明也可以用于具有雙線供電裝置的利用任何輻射度 測(cè)量的不同于填充水平測(cè)量或密度測(cè)量的領(lǐng)域。此外，應(yīng)該指出，“包括”不排除其他元件或步驟，并且“一”或“一個(gè)”不排除多于一個(gè)的數(shù)目。具體地，因此測(cè)量裝置可以例如包括多于一個(gè)的處理器、多于一個(gè)的能量?jī)?chǔ)存 單元、多于一個(gè)的信號(hào)放大器、多于一個(gè)的比較器或若干開關(guān)。此外，應(yīng)該指出，參考以上示 例性實(shí)施例中的一個(gè)來(lái)描述的特性或步驟也可以結(jié)合以上描述的其他示例性實(shí)施例的其 他特性或步驟來(lái)使用。權(quán)利要求書中的附圖標(biāo)記不應(yīng)解釋為限制。
權(quán)利要求
一種用于進(jìn)料的填充水平或密度的輻射度測(cè)量的具有雙線供電裝置(101)的測(cè)量裝置(100)，其中所述測(cè)量裝置(100)包括處理器(102)；其中，所述處理器(102)被設(shè)計(jì)為從活動(dòng)模式變?yōu)楣?jié)電模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置(100)，其中所述測(cè)量裝置(100)還包括 能量?jī)?chǔ)存單元(103)；其中，所述能量?jī)?chǔ)存單元(103)被設(shè)計(jì)為儲(chǔ)存能量；其中，所述能量?jī)?chǔ)存單元(103)被設(shè)計(jì)為收集所述測(cè)量裝置(100)的部件的電流； 其中，所述能量?jī)?chǔ)存單元(103)被設(shè)計(jì)為向所述測(cè)量裝置(100)提供電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量裝置(100)，其中，所述能量?jī)?chǔ)存單元(103)被設(shè)計(jì)為電解電力電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置(100)，其中所述測(cè)量裝置(100)還 包括信號(hào)放大器(104)； 比較器(105)；其中，用于所述節(jié)電模式的所述處理器(102)被設(shè)計(jì)為斷開至少所述信號(hào)放大器 (104)或所述至少一個(gè)比較器(105)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置(100)，其中所述測(cè)量裝置(100)還包括開關(guān)(106)；其中，所述處理器(102)被設(shè)計(jì)為用于控制所述開關(guān)(106)；其中，所述開關(guān)(106)通過(guò)所述能量?jī)?chǔ)存單元(103)調(diào)節(jié)所述信號(hào)放大器(104)和所 述至少一個(gè)比較器(105)的能量供應(yīng)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置(100)， 其中，所述信號(hào)放大器(104)被設(shè)計(jì)為用于間歇性操作。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置(100)， 其中，所述處理器(102)被設(shè)計(jì)為用于間歇性操作。
8.一種用于進(jìn)料的填充水平或密度的輻射度測(cè)量的測(cè)量系統(tǒng)(200)，包括根據(jù)權(quán)利要 求1至7中任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置(100)；以及放射源(201)。
9.一種借助于具有雙線供電裝置(101)的測(cè)量裝置(100)的用于進(jìn)料的填充水平或密 度的輻射度測(cè)量的測(cè)量方法(300)，其中所述測(cè)量方法(300)包括以下步驟將處理器(102)從活動(dòng)模式切換至節(jié)電模式用于節(jié)電(301)； 如果出現(xiàn)新的測(cè)量信號(hào)則激活所述處理器(102) (302)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)量方法(300)，其中所述測(cè)量方法(300)還包括以下步驟借助于能量?jī)?chǔ)存單元(103)來(lái)收集電流(303)； 借助于能量?jī)?chǔ)存單元(103)來(lái)提供電力(304)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的測(cè)量方法(300)，其中所述測(cè)量方法(300)還包括以下步驟借助于所述處理器(102)斷開信號(hào)放大器(104)和至少一個(gè)比較器(105)用于節(jié)電模 式(305)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的測(cè)量方法(300)，其中所述測(cè)量方法(300) 還包括以下步驟所述信號(hào)放大器(104)間歇性操作(306)；所述處理器(102)間歇性操作(307)。
13.一種程序單元，當(dāng)所述程序單元在用于進(jìn)料的填充水平或密度的輻射度測(cè)量的具 有雙線供電裝置(101)的測(cè)量裝置(100)的處理器(102)上執(zhí)行時(shí)指示所述處理器(102) 執(zhí)行以下步驟將處理器(102)從活動(dòng)模式切換至節(jié)電模式用于節(jié)電(301)； 當(dāng)出現(xiàn)新的測(cè)量信號(hào)時(shí)激活所述處理器(102) (302)。
14.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上儲(chǔ)存有的程序單元，當(dāng)所述程序單元 在用于進(jìn)料的填充水平或密度的輻射度測(cè)量的具有雙線供電裝置(101)的測(cè)量裝置(100) 的處理器(102)上執(zhí)行時(shí)指示所述處理器(102)執(zhí)行以下步驟將處理器(102)從活動(dòng)模式切換至節(jié)電模式用于節(jié)電(301)；當(dāng)出現(xiàn)新的測(cè)量信號(hào)時(shí)激活所述處理器(102) (302)。
全文摘要
本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N具有雙線供電裝置的輻射度測(cè)量裝置。具有雙線供電裝置(101)的測(cè)量裝置(100)用于進(jìn)料的輻射度的填充水平測(cè)量或密度測(cè)量，具有處理器(102)，處理器被設(shè)計(jì)為從活動(dòng)模式改為節(jié)電模式。
文檔編號(hào)G01F23/288GK101839745SQ20101013516
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者托馬斯·德克, 溫弗里德·勞爾, 約瑟夫·費(fèi)倫巴赫, 霍爾格·薩克 申請(qǐng)人:Vega格里沙貝兩合公司