WO2012079947A1 - Radiometrisches messgerät - Google Patents

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WO2012079947A1
WO2012079947A1 PCT/EP2011/070842 EP2011070842W WO2012079947A1 WO 2012079947 A1 WO2012079947 A1 WO 2012079947A1 EP 2011070842 W EP2011070842 W EP 2011070842W WO 2012079947 A1 WO2012079947 A1 WO 2012079947A1
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WO
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detector
energy consumption
radiation
measuring
radiation intensity
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PCT/EP2011/070842
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English (en)
French (fr)
Inventor
Robert SCHÄUBLE
Simon Weidenbruch
Hartmut Damm
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Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
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    • 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
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    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G01F23/288—X-rays; Gamma rays or other forms of ionising radiation
    • G01F23/2885—X-rays; Gamma rays or other forms of ionising radiation for discrete levels

Definitions

  • the invention relates to a radiometric measuring device, with a radioactive emitter, which in the
  • Radioactive radiation transmits through an area to be detected by measurement, and a detector which measures within a predetermined measuring range, a radiation intensity of the penetrating through the area to be detected by measuring radiation.
  • radiometric measuring instruments are used as limit switches for monitoring an exceeding or undershooting of a predetermined limit value for a physical measured variable, in particular a filling level or a density of a filling material located in a container.
  • radiometric measuring devices comprise radioactive radiators which, during operation, emit radioactive radiation through a region to be measured, such as, for example, a container filled with a filling material, send through, and detectors that serve to measure a through the area to be detected through penetrating dependent on the physical quantity to be measured radiation intensity and convert it into an electrical output signal.
  • the emitted radiation intensity depends on the absorption in the area to be measured.
  • the latter is in the monitoring of exceeding or falling below a predetermined level dependent on the filling level of the contents in the metrologically detected area, and in the density measurement of the density of the introduced into the metrologically detected area material. Consequently, the exiting radiation intensity is a measure of the current filling level, the exceeding or falling below the predetermined filling level of the filling material in the container or the current density of the material located in the metrologically detected area.
  • Radiometric measuring instruments are usually used whenever conventional measuring instruments can not be used due to particularly rough conditions at the measuring location. Very often, e.g. Extremely high temperatures and pressures at the measuring location or very aggressive chemical and / or mechanical environmental influences exist, which can lead to the use of others
  • Plant components e.g. of pipes, containers, as well as their connections, very important, and is therefore usually reviewed recurring.
  • non-destructive are preferred
  • Interference radiation sources with significantly higher radiant powers compared to the radiant power of the radiator of the measuring instrument generally lead to the radiation intensity incident on the detector as a whole clearly exceeding the measuring range for which the detector is designed.
  • interfering radiation from weaker sources of interfering radiation or from sources of strong interfering radiation which are further away, together with the radiation emitted by the emitter of the measuring instrument can lead to the total radiation intensity impinging on the detector considerably exceeding the measuring range for which the detector is designed.
  • the detector is typically incapable of passing between the radiation emitted by the meter's emitter through the area to be detected and radiation from external sources of radiation such as radiation. in radiographers used in gammagraphy. Accordingly, an occurrence of the measurements of the physical quantity
  • a particular problem here is that an exceeding of the measuring range of the detector is not readily apparent, and also the measured at a measuring range exceeded radiation intensity over this is usually no information.
  • the radiation intensity measured by the detector depends on the selected operating mode and the associated dead time of the detector from reaching the upper limit of the measuring range with increasing incoming thereon
  • the invention comprises a radiometric measuring device, with
  • a monitoring unit connected to the device for determining the energy consumption
  • the invention comprises a measuring device in which
  • a characteristic curve of the detector is stored in a memory which reproduces the radiation intensities measured by the detector as a function of the associated energy consumption of the detector for a spectrum of radiation intensities actually incident on the detector, and
  • Radiation intensity and associated energy consumption is outside a predetermined by the characteristic value pair range.
  • the monitoring unit detects an exceeding of the measuring range, if a value pair of measured radiation intensity and associated
  • the detector comprises a Geiger-Müller counter.
  • the predetermined measuring range impinges on the detector
  • the invention comprises a method for monitoring a radiometric measuring device, with
  • Radiation transmits through an area to be detected
  • a detector having a radiation intensity of a through the
  • the energy consumption of the detector is monitored
  • Threshold exceeds energy consumption
  • the invention comprises a method for monitoring a radiometric measuring device, with
  • Radiation transmits through an area to be detected
  • incident radiation intensity has rising energy consumption, in which
  • the measured radiation intensity is monitored.
  • predetermined value pair range and / or
  • Radiation intensity reflects
  • Characteristic predetermined value pair range is.
  • Fig. 1 shows: a measuring arrangement with a radiometric
  • Fig. 2 shows: a Geiger-Müller detector
  • FIG. 3 shows a dependence of a measured radiation intensity on
  • Radiation intensity. 1 shows a measuring arrangement with a radiometric measuring device and a gammagraphy measuring device arranged in its surroundings.
  • the measuring device is a radiometric limit switch, with which an exceeding or falling below a predetermined level of a filling material 1 in a container 3 is monitored.
  • the radiometric measuring device comprises a radioactive radiator 5 which is mounted externally on the container 3 and radiates through an area to be detected by measurement, in this case the container area at the level of the predetermined filling level to be monitored.
  • the radiator 5 is, for example, a gamma-ray source introduced in a radiation protection container, for example a Co 6 o or Cs 13 7 preparation.
  • a detector 7 is provided on the outside of the container 3, which in the measuring mode is to be detected by the measuring device
  • the radiation intensity I arriving at the detector 7 is dependent on the radiant power of the radiator 5 and the absorption in the irradiated area between radiator 5 and detector 7 to be detected. While the absorption in the container walls is constant in the application, this depends Absorption in the container 3 of the density p, the attenuation coefficient ⁇ of the filling material located in the container 3, and its level L from. If the density p and the attenuation coefficient ⁇ of the filling substance are essentially constant, the measured radiation intensity l gem is a direct measure of the level L to be monitored in the container 3.
  • the invention can also be used in a completely analogous manner in other types of radiometric measuring devices which have a radioactive emitter for irradiating a region to be detected by measurement, and a detector for measuring the radiation intensity penetrating through this region.
  • radiometric limit switches with which an exceeding or falling below of a predetermined limit value for a density of an introduced into the metrologically detected area medium is monitored.
  • the radiation power of the radiator 5 is generally selected, taking into account the absorption, dependent on the physical measured variable, at the measuring location corresponding to the measuring range of the detector 7.
  • Detectors 7 for measuring radioactive radiation such as e.g. Geiger-Müller detectors or
  • Ionization chambers regularly comprise at least one under electrical voltage U radiation-sensitive element 9, in the radiation quanta incident thereon ⁇ release charge carriers, which cause a short-term electrical effect.
  • U radiation-sensitive element 9 Connected to the element 9 is a circuit which converts the electrical effects into electrical impulses k and determines from the impulses k a pulse rate N which corresponds within the measuring range of the detector 7 to the radiation impinging on the detector 7.
  • the electrical effect is, for example, a photoelectric effect, a discharge or a sudden increase in conductivity, which causes a brief current flow via a resistor R connected to the respective element 9.
  • Fig. 2 shows as an example for this purpose a Geiger Mueller detector 7.
  • the under voltage U radiation-sensitive element 9 is a counter tube with a wire-shaped anode 1 1, which is coaxially surrounded by a cylindrical cathode 13.
  • Radiation quanta ⁇ lead to discharges in the counter tube under voltage U.
  • the associated discharge current pulses are dissipated via the resistor 1 connected to the anode 1 1 and converted via a connected to the resistor R current-voltage converter l / U into electrical impulses k, which are fed via a pulse line 15 to an electronic unit 17.
  • the electronics 17 comprises a counter 19 and an internal clock 21 by means of which it continuously determines the current pulse rates N, for example via a microcontroller 23 connected to counter 19 and clock 21.
  • the pulse rates N are equal to the number n of the pulses k which are detected per unit time At. Within the measuring range of the detector 7, the pulse rate N is a direct measure of the radiation intensity I actually impinging on the detector 7. The measured radiation intensity I gem is determined on the basis of the measured pulse rate N in the microcontroller 23, for example.
  • Pulse rate N and measured radiation intensity l gem are equivalent directly interconvertible measures and are used synonymously below.
  • the measured radiation intensity I gem is output, displayed, and / or made available for further processing, for example via a corresponding output A1 of the electronics 17.
  • the measuring device comprises a non-explained in detail herein meter electronics, which monitors on the basis of the measured radiation intensity I gem or directly determines the measured physical quantity based on the pulse rate N depending on the task of the measuring device and an exceeding or falling below a predetermined limit therefor.
  • the measuring device electronics can be embodied as separate electronics connected to the electronics 17 or contained in the electronics 17.
  • the radiation intensity I impinging on the detector 7 statistically determines the mean time between potential radiation-causing radiation quanta ⁇ triggering thereon. As long as this average time is relatively large compared to the dead time, statistically speaking, all the radiation quanta ⁇ are detected, and the measured pulse rate N is a direct measure of the radiation intensity I impinging on the detector 7. This area forms the measuring range of the detector 7 incident radiation intensity exceeding the measuring range, this condition is no longer met. As the incident radiation intensity I actually increases, proportionally fewer of the incident radiation quanta ⁇ are converted into separately recordable electrical effects. Correspondingly, the measured pulse rate N or the measured radiation intensity I gem decreases here as the actual impinging increases
  • this dependence is determined in the form of a characteristic curve of the detector 7, which determines the radiation intensities l gem measured as a function of the associated one
  • Energy consumption E of the detector 7 reflects.
  • this characteristic is recorded both for a spectrum covering the measuring range and for a spectrum of radiation intensities I actually striking the detector 7 and bordering the measuring range.
  • the recording of the characteristic curve has no errors
  • Fig. 3 shows a possible course of such a characteristic of a Geiger-Müller detector as an example.
  • the measured radiation intensity l gem is the measured radiation intensity l gem as a function of the associated
  • Radiation intensity I corresponds. Above the measuring range, in the example shown, an increasingly intense intermeshing of the electrical impulses k occurs as the radiation intensity I actually increases. This is illustrated in FIG. 3 on the basis of the pulse sequence examples K2 and K3. Accordingly, the characteristic above the measuring range in the
  • the energy consumption E of the detector 7 increases with increasing actually incident radiation intensity I. Due to the increase in the energy consumption E of the detector 7 with increasing incident radiation intensity I results for each detector 7, a unique threshold value S for the energy consumption E, which corresponds to the energy consumption of the detector 7 E, that this actually to measure one of the upper limit of the measuring range Radiation intensity I impinging on it is required. If the energy consumption exceeds E in measuring mode this
  • the radiometric measuring device comprises a device 25, the
  • Energy consumption E of the detector 7 determined.
  • this can be done, for example, by a current measuring circuit inserted in the power supply, which determines the current consumption of the detector 7.
  • the measuring device comprises a monitoring unit 27 connected to the device 25 for determining the energy consumption E, which monitors the energy consumption E of the detector 7 in the measuring operation.
  • this monitoring takes place directly on the basis of the threshold value S. If the energy consumption E exceeds the threshold value S, the monitoring unit 27 automatically recognizes the presence of an error and outputs an error message F or an alarm A via a corresponding output A2 of the detector 7 or the measuring device out.
  • the monitoring unit 27 is additionally connected to the detector 7, so that in the monitoring unit 27 parallel to the energy consumption E and the associated measured radiation intensity l gem or the associated pulse rate N is present.
  • monitoring unit 27 can also be designed as an integral part of electronics 17 of detector 7, or integrated in microcontroller 23.
  • the monitoring is now preferably carried out on the basis of the characteristic curve of the detector 7, which is stored for this purpose in the measuring device, for example in a memory 29 assigned to the monitoring unit 27.
  • the characteristic curve has two regions separated by the threshold value S.
  • the left-hand area in which the energy consumptions E lie below the threshold value S, reproduces the profile for a spectrum of radiation intensities I actually incident on the detector 7, which lies exclusively within the measuring range of the detector 7.
  • the right-hand region in which the energy consumptions E are above the threshold value S, reproduces the course of a radiation intensity I which actually impinges on the detector 7 for a spectrum which borders on the above-mentioned spectrum and which exceeds the measuring range of the detector 7.
  • a value pair range B is specified in which the value pairs of the measured radiation intensity l gem and associated energy consumption E forming the characteristic curve lie.
  • the first value pair range W1 comprises value pairs of measured radiation intensity l gem and associated energy consumption E, which are within the range specified by the characteristic curve
  • This value pair range W1 comprises the value pairs which can occur in error-free measuring operation within the measuring range of the detector 7.
  • the second value pair range W2 comprises value pairs of measured radiation intensity I gem and associated energy consumption E, which are within the range specified by the characteristic curve
  • This value pair range W2 comprises value pairs that occur in relation to the meter itself error-free measurement operation when the detector 7 is exposed to a radiation intensity I, which exceeds the measuring range of the detector 7.
  • the third value pair range W3 comprises value pairs of measured radiation intensity I gem and associated energy consumption E which are outside the range specified by the characteristic curve
  • This value pair range W3 comprises value pairs which can only occur if a malfunction, such as, for example, in the detector 7, occurs in the measuring device, in particular in the detector 7.
  • the monitoring unit 27 monitors the value pairs of the measured radiation intensity I gem and the associated energy consumption E detected in the measuring operation E. As long as the value pairs lie within the first value pair range W1, the monitoring unit does not detect an error. This can be indicated, for example, by an output signal M indicating the reliability of the measurement.
  • the monitoring unit 27 recognizes the presence of an error and displays this in the form of an error message F or an alarm A. If a value pair lies within the second value range W2, the monitoring unit 27 moreover automatically recognizes that
  • the detector 7 is exposed to a radiation intensity I which exceeds the measuring range of the detector 7. Exceeding the measuring range is preferably indicated by a corresponding error message F.
  • an interfering radiation source which adversely affects the measurement to a considerable degree by interference radiation emitted by it, is the gammagraphy device 31 shown in FIG. 1.
  • the gammagraphy device 31 comprises a gamma-ray measuring system with an aligned pipe bend 33 to be examined radioactive emitter 35. Part of the radioactive radiation emitted by this emitter 35 strikes the detector 7 as interfering radiation. Measurement range excesses of the detector 7 caused by this interference radiation are recognized early and automatically by the measuring device according to the invention.

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Abstract

Es ist ein radiometrisches Messgerät mit einem radioaktiven Strahler (5), der im Messbetrieb aktive Strahlung durch einen messtechnisch zu erfassenden Bereich sendet, und einem Detektor (7), der innerhalb eines vorgegebenen Messbereichs eine Strahlungsintensität der durch den messtechnisch zu erfassenden Bereich hindurch dringenden Strahlung misst, und der einen mit steigender tatsächlich darauf auftreffender Strahlungsintensität (I) ansteigenden Energieverbrauch (E) aufweist, beschrieben, das selbsttätig die Messung beeinträchtigende Fehler, insb. eine Überschreitung des Messbereichs des Detektors (7), erkennt. Es umfasst eine Vorrichtung zur Bestimmung des Energieverbrauchs (25) des Detektors (7), und eine an die Vorrichtung zur Bestimmung des Energieverbrauchs (25) angeschlossene Überwachungseinheit (27), die den Energieverbrauch (E) des Detektors (7) im Messbetrieb überwacht, und die einen Fehler erkennt, wenn der Energieverbrauch (E) einen oberen Schwellwert (S) übersteigt, der dem Energieverbrauch entspricht, den der Detektor (7) bei fehlerfreiem Betrieb zur Messung einer einer Obergrenze (lmax) des Messbereichs entsprechenden Strahlungsintensität (I) benötigt.

Description

Radiometrisches Messgerät
Die Erfindung betrifft ein radiometrisches Messgerät, mit einem radioaktiven Strahler, der im
Messbetrieb radioaktive Strahlung durch einen messtechnisch zu erfassenden Bereich sendet, und einem Detektor, der innerhalb eines vorgegebenen Messbereichs eine Strahlungsintensität der durch den messtechnisch zu erfassenden Bereich hindurch dringenden Strahlung misst.
Radiometrische Messgeräte werden beispielsweise als Grenzschalter zur Überwachung eines Überoder Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts für eine physikalische Messgröße, insb. eines Füllstands oder einer Dichte eines in einem Behälter befindlichen Füllguts, eingesetzt.
Radiometrische Messgeräte umfassen hierzu radioaktive Strahler, die im Betrieb radioaktive Strahlung durch einen messtechnisch zu erfassenden Bereich, wie z.B. einen mit einem Füllgut befüllten Behälter, hindurch senden, und Detektoren, die dazu dienen eine durch den messtechnisch zu erfassenden Bereich hindurch dringende von der zu messenden physikalischen Messgröße abhängige Strahlungsintensität zu messen und in ein elektrisches Ausgangssignal umzuwandeln.
Die austretende Strahlungsintensität ist abhängig von der Absorption in dem messtechnisch zu erfassenden Bereich. Letztere ist bei der Überwachung eines Über- oder Unterschreitens eines vorbestimmten Füllstandes abhängig von der Füllhöhe des Füllguts in dem messtechnisch erfassten Bereich, und bei der Dichtemessung von der Dichte des in den messtechnisch erfassten Bereich eingebrachten Materials. Folglich ist die austretende Strahlungsintensität ein Maß für den aktuellen Füllstand, das Über- oder Unterschreiten des vorbestimmten Füllstandes des Füllguts im Behälter bzw. die aktuelle Dichte des im messtechnisch erfassten Bereich befindlichen Materials.
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.
Gerade in industriellen Anlagen, die aufgrund der dort herrschenden rauen Umgebungsbedingen zu den Haupteinsatzgebieten radiometrischer Messgeräte zählen, ist die Unversehrtheit von
Anlagenkomponenten, z.B. von Rohren, Behältern, sowie deren Verbindungen, sehr wichtig, und wird daher in der Regel wiederkehrend überprüft. Hierzu werden bevorzugt zerstörungsfreie
Materialprüfungsverfahren, wie z.B. die Gammagraphie, eingesetzt. In der Gammagraphie werden regelmäßig Strahlungsleistungen eingesetzt, die deutlich über den in der radiometrischen
Messtechnik verwendeten Strahlungsleistungen liegen. Wird ein Gammagraphieverfahren in der Nähe eines radiometrischen Messgeräts ausgeführt, so führt dies nahezu zwangsläufig dazu, dass der Detektor des Messgeräts hierdurch einer in der Regel sehr starken Störstrahlung ausgesetzt ist.
Das gleiche gilt natürlich auch für andere Störstrahlungsquellen in der Umgebung des Messgeräts, die radioaktive Strahlung freisetzen, die von dem Detektor des radiometrischen Messgeräts aufgenommen wird.
Störstrahlungsquellen mit im Vergleich zur Strahlungsleistung des Strahlers des Messgeräts deutlich höheren Strahlungsleistungen führen in der Regel dazu, dass die am Detektor insgesamt auftreffende Strahlungsintensität den Messbereich für den der Detektor ausgelegt ist deutlich überschreitet. Genauso können aber auch Störstrahlungen von schwächeren Störstrahlungsquellen oder von weiter entfernten starken Störstrahlungsquellen zusammen mit der vom Strahler des Messgeräts ausgesandten Strahlung, dazu führen, dass die auf den Detektor insgesamt auftreffende Strahlungsintensität den Messbereich, für den der Detektor ausgelegt ist, deutlich überschreitet. Der Detektor ist in der Regel nicht in der Lage zwischen der vom Strahler des Messgeräts ausgesendeten durch den messtechnisch zu erfassenden Bereich hindurch zu ihm dringenden Strahlung und Strahlung von externen Strahlungsquellen, wie z.B. in Gammagraphieverfahren eingesetzten Strahlern, zu unterscheiden. Entsprechend kann ein Auftreten von die Messungen der physikalischen Messgröße
beeinträchtigender Störstrahlung nicht ohne weiteres vom Messgerät selbst erkannt werden.
Besonders problematisch ist dabei, dass auch ein Überschreiten des Messbereichs des Detektors nicht ohne weiteres erkennbar ist, und auch die bei einer Messbereichsüberschreitung gemessene Strahlungsintensität hierüber in der Regel keinen Aufschluss gibt.
Bei heute üblicher weise in radiometrischen Messgeräten eingesetzten Detektoren, wie z.B. Geiger Müller Zählern oder Ionisationskammern, nimmt die vom Detektor gemessene Strahlungsintensität abhängig vom gewählten Betriebsmodus und der damit einhergehenden Todzeit des Detektors ab dem Erreichen des oberen Grenzwerts des Messbereichs mit steigender darauf eintreffender
Strahlungsintensität sogar ab. Dies führt dazu, dass die gemessenen Strahlungsintensitäten zwar durchaus in einem auch während einer unbeeinträchtigen fehlerfreien Messung zu erwartenden Wertebereich liegen können, jedoch völlig unabhängig von der zu messenden physikalischen Messgröße sind.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein radiometrisches Messgerät anzugeben, dass selbsttätig die Messung beeinträchtigende Fehler, insb. eine Überschreitung des Messbereichs des Detektors, erkennt. Hierzu umfasst die Erfindung ein radiometrisches Messgerät, mit
- einem radioaktiven Strahler, der im Messbetrieb radioaktive
Strahlung durch einen messtechnisch zu erfassenden Bereich sendet,
- einem Detektor,
- der innerhalb eines vorgegebenen Messbereichs
eine Strahlungsintensität der durch den messtechnisch zu erfassenden Bereich hindurch dringenden Strahlung misst, und
- der einen mit steigender tatsächlich darauf auftreffender
Strahlungsintensität ansteigenden Energieverbrauch aufweist,
- einer Vorrichtung zur Bestimmung des Energieverbrauchs des Detektors, und
- einer an die Vorrichtung zur Bestimmung des Energieverbrauchs angeschlossenen Überwachungseinheit,
- die den Energieverbrauch des Detektors im Messbetrieb überwacht, und - die einen Fehler erkennt, wenn der Energieverbrauch einen oberen
Schwellwert übersteigt, der dem Energieverbrauch entspricht, den der Detektor bei fehlerfreiem Betrieb zur Messung einer einer Obergrenze des Messbereichs entsprechenden Strahlungsintensität benötigt. Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Erfindung ein Messgerät, bei dem
- in einem Speicher eine Kennlinie des Detektors abgespeichert ist, die die vom Detektor gemessenen Strahlungsintensitäten in Abhängigkeit vom zugehörigen Energieverbrauch des Detektors für ein den Messbereich umfassendes Spektrum an tatsächlich auf den Detektor auftreffenden Strahlungsintensitäten wiedergibt, und
- die Überwachungseinheit
- die gemessenen Strahlungsintensitäten zusammen mit den
zugehörigen Energieverbräuchen überwacht, und
- einen Fehler erkennt, wenn ein Wertepaar von gemessener
Strahlungsintensität und zugehörigem Energieverbrauch außerhalb eines durch die Kennlinie vorgegebenen Wertepaarbereichs liegt.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung
- umfasst die Kennlinie einen Bereich, in dem sie die vom Detektor gemessenen Strahlungsintensitäten in Abhängigkeit
vom zugehörigen Energieverbrauch des Detektors für ein den Messbereich überschreitendes Spektrum an tatsächlich auf den Detektor auftreffenden Strahlungsintensitäten wiedergibt, und
- die Überwachungseinheit erkennt ein Überschreiten des Messbereichs, wenn ein Wertepaar von gemessener Strahlungsintensität und zugehörigem
Energieverbrauch innerhalb eines durch diesen Bereich der Kennlinie
vorgegebenen Wertepaarbereichs liegt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Detektor einen Geiger-Müller Zähler.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungen weist der Detektor
- mindestens ein unter elektrischer Spannung
strahlungsempfindliches Element auf, in dem darauf
auftreffende Strahlungsquanten innerhalb des Messbereichs getrennt
registrierbare elektrische Effekte auslösen, und
- eine Schaltung auf, die die elektrischen Effekte in elektrische Impulse
umwandelt, und die anhand der Impulse Impulsraten bestimmt, die innerhalb
des vorgegebenen Messbereich den auf den Detektor auftreffenden
Strahlungsintensitäten entsprechen.
Darüber hinaus umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung eines radiometrischen Messgeräts, mit
- einem radioaktiven Strahler, der im Messbetrieb radioaktive
Strahlung durch einen messtechnisch zu erfassenden Bereich sendet, und
- einem Detektor, der eine Strahlungsintensität einer durch den
messtechnisch zu erfassenden Bereich hindurch dringenden
radioaktiven Strahlung misst, und im fehlerfreien Betrieb einen mit
steigender tatsächlich darauf auftreffender Strahlungsintensität ansteigenden
Energieverbrauch aufweist, bei dem
- im Messbetrieb der Energieverbrauch des Detektors überwacht wird, und
- ein Fehler erkannt wird, wenn der Energieverbrauch einen oberen
Schwellwert übersteigt, der dem Energieverbrauch entspricht,
den der Detektor zur Messung einer einer Obergrenze des
Messbereichs entsprechenden Strahlungsintensität benötigt.
Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung eines radiometrischen Messgeräts, mit
- einem radioaktiven Strahler, der im Messbetrieb radioaktive
Strahlung durch einen messtechnisch zu erfassenden Bereich sendet, und
- einem Detektor,
- der eine Strahlungsintensität einer durch den messtechnisch zu erfassenden
Bereich hindurch dringenden radioaktive Strahlung misst, und
- der im fehlerfreien Betrieb einen von der gemessenen Strahlungsintensität abhängigen mit steigender tatsächlich darauf
auftreffender Strahlungsintensität ansteigenden Energieverbrauch aufweist, bei dem
- vorab eine Kennlinie des Detektors aufgezeichnet wird, die die vom
Detektor gemessenen Strahlungsintensitäten in Abhängigkeit vom
zugehörigen Energieverbrauch des Detektors wiedergibt,
- im Messbetrieb der Energieverbrauch des Detektors zusammen mit
der gemessenen Strahlungsintensität überwacht wird, und
- das Messgerät selbsttätig einen Fehler erkennt,
- wenn ein Wertepaar von gemessener Strahlungsintensität und
zugehörigem Energieverbrauch außerhalb eines durch die Kennlinie
vorgegebenen Wertepaarbereichs liegt, und/oder,
- wenn der Energieverbrauch einen oberen Schwellwert übersteigt, der dem
Energieverbrauch entspricht, den der Detektor im fehlerfreien Betrieb zur
Messung einer einer Obergrenze des Messbereichs entsprechenden
Strahlungsintensität benötigt.
Weiter umfasst sie eine Weiterbildung des letztgenannten Verfahrens, bei dem
- die Kennlinie einen Bereich umfasst, in dem sie die vom Detektor
gemessenen Strahlungsintensitäten in Abhängigkeit
vom zugehörigen Energieverbrauch des Detektors für ein den Messbereich
überschreitendes Spektrum an tatsächlich auf den Detektor auftreffenden
Strahlungsintensitäten wiedergibt, und
- das Messgerät selbsttätig ein Überschreiten des Messbereichs des Detektors
erkennt, wenn ein Wertepaar von gemessener Strahlungsintensität und
zugehörigem Energieverbrauch innerhalb eines durch diesen Bereich der
Kennlinie vorgegebenen Wertepaarbereichs liegt.
Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert; gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt: eine Messanordnung mit einem radiometrischen
Messgerät und einer Gammagraphie-Messeinrichtung; Fig. 2 zeigt: einen Geiger-Müller Detektor;
Fig. 3 zeigt: eine Abhängigkeit einer gemessenen Strahlungsintensität vom
Energieverbrauch des Detektors bei zunehmender
Strahlungsintensität. Fig. 1 zeigt eine Messanordnung mit einem radiometrischen Messgerät und einer in dessen Umgebung angeordneten Gammagraphie-Messeinrichtung.
In dem dargestellten Beispiel ist das Messgerät ein radiometrischer Grenzschalter, mit dem ein Über- oder Unterschreiten eines vorbestimmten Füllstands eines Füllguts 1 in einem Behälter 3 überwacht wird.
Das radiometrische Messgerät umfasst einen außenseitlich am Behälter 3 angebrachten radioaktiven Strahler 5, der einen messtechnisch zu erfassenden Bereich, hier der Behälterbereich auf der Höhe des zu überwachenden vorbestimmten Füllstands, durchstrahlt. Der Strahler 5 ist beispielsweise eine in einem Strahlenschutzbehälter eingebrachte Gammastrahlenquelle, wie z.B. ein Co6o oder Cs137 Präparat.
Auf der dem Strahler 5 gegenüberliegenden Seite des Behälters 3 ist außenseitlich am Behälter 3 ein Detektor 7 vorgesehen, der im Messbetrieb die durch den messtechnisch zu erfassenden
Bereich hindurch dringende auf den Detektor 7 auftreffende radioaktive Strahlungsintensität misst.
In Abwesenheit von Störstrahlung ist die am Detektor 7 eintreffende Strahlungsintensität I abhängig von der Strahlungsleistung des Strahlers 5 und der Absorption in dem messtechnisch zu erfassenden durchstrahlten Bereich zwischen Strahler 5 und Detektor 7. Während die Absorption in den Behälterwänden in der Anwendung konstant ist, hängt die Absorption im Behälter 3 von der Dichte p, dem Abschwächungskoeffizienten μ des im Behälter 3 befindlichen Füllguts, und dessen Füllstand L ab. Sind Dichte p und Abschwächungskoeffizient μ des Füllguts im wesentlichen Konstant, so ist die gemessene Strahlungsintensität lgem ein direktes Maß für den zu überwachenden Füllstand L im Behälter 3.
Die Erfindung ist völlig analog auch in anderen Arten von radiometrischen Messgeräten einsetzbar, die einen radioaktiven Strahler zur Durchstrahlung eines messtechnisch zu erfassenden Bereichs, und einen Detektor zur Messung der durch diesen Bereich hindurch dringenden Strahlungsintensität aufweisen. Ein Beispiel hierfür sind radiometrische Grenzschalter, mit denen ein Über- oder Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes für eine Dichte eines in den messtechnisch erfassten Bereich eingebrachten Mediums überwacht wird.
In der radiometrischen Messtechnik wird in der Regel die Strahlungsleistung des Strahlers 5 unter Berücksichtigung der von der physikalischen Messgröße abhängigen Absorption am Messort entsprechend dem Messbereich des Detektors 7 ausgewählt.
Detektoren 7 zur Messung radioaktiver Strahlung, wie z.B. Geiger-Müller Detektoren oder
Ionisationskammern, umfassen regelmäßig mindestens ein unter elektrischer Spannung U strahlungsempfindliches Element 9, in dem darauf auftreffende Strahlungsquanten γ Ladungsträger freisetzen, die einem kurzzeitigen elektrischen Effekt bewirken. An das Element 9 ist eine Schaltung angeschlossen, die die elektrischen Effekte in elektrische Impulse k umgewandelt und anhand der Impulse k eine Impulsrate N bestimmt, die innerhalb des Messbereichs des Detektors 7 der auf den Detektor 7 auftreffenden Strahlungsintensität entspricht.
Der elektrische Effekt ist je nach Art des Elements 9 beispielsweise ein Photoeffekt, eine Entladung oder eine sprunghafte Leitfähigkeitserhöhung, die einen kurzzeitigen Stromfluss über einen an das jeweilige Element 9 angeschlossenen Widerstand R, bewirkt.
Fig. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel hierzu einen Geiger Müller Detektor 7. Hier ist das unter Spannung U strahlungsempfindliche Element 9 ein Zählrohr mit einer drahtförmigen Anode 1 1 , die koaxial von einer zylindrischen Kathode 13 umgeben ist. In das Zählrohr eindringende
Strahlungsquanten γ führen in dem unter Spannung U stehenden Zählrohr zu Entladungen. Die zugehörigen Entladungsstrompulse werden über den an die Anode 1 1 angeschlossenen Widerstand R abgeführt und über einen an den Widerstand R angeschlossene Strom-Spannungswandler l/U in elektrische Impulse k umgewandelt, die über eine Impulsleitung 15 einer Elektronik 17 zugeführt werden. Die Elektronik 17 umfasst einen Zähler 19 und eine interne Uhr 21 mittels der sie fortwährend beispielsweise über einen an Zähler 19 und Uhr 21 angeschlossenen Mikrocontroller 23 die aktuellen Impulsraten N bestimmt.
Die Impulsraten N sind gleich der Anzahl n der Impulse k, die pro Zeiteinheit At detektiert werden. Innerhalb des Messbereichs des Detektors 7 ist die Impulsrate N ein direktes Maß für die am Detektor 7 tatsächlich auftreffende Strahlungsintensität I. Die gemessene Strahlungsintensität lgem wird anhand der gemessenen Impulsrate N beispielsweise im Mikrocontroller 23 bestimmt.
Impulsrate N und gemessene Strahlungsintensität lgem sind äquivalente unmittelbar ineinander umrechenbare Messgrößen und werden nachfolgend synonym verwandt. Die gemessene Strahlungsintensität lgem wird beispielsweise über einen entsprechenden Ausgang A1 der Elektronik 17 ausgegeben, angezeigt, und/oder einer weiteren Verarbeitung zugänglich gemacht. Das Messgerät umfasst eine hier nicht im Detail erläuterte Messgerätelektronik, die anhand der gemessenen Strahlungsintensität lgem oder unmittelbar anhand der Impulsrate N je nach Aufgabe des Messgeräts die zu messende physikalische Größe bestimmt und ein Über- oder Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes hierfür überwacht. Die Messgerätelektronik kann hierzu als separate an die Elektronik 17 angeschlossene Elektronik ausgebildet sein, oder in der Elektronik 17 enthalten sein. Nach dem Auftreffen von im dem Element 9, hier dem Zählrohr, einen elektrischen Effekt auslösenden Strahlungsquanten γ wird der strahlungsempfindliche Ausgangszustand des Elements 9 wieder hergestellt und die Spannung U über das Element 9 wieder aufgebaut. In dieser regelmäßig als Todzeit des Detektors 7 bezeichneten Zeit auf das jeweilige Element 9 auftreffende Strahlungsquanten γ führen nicht zu einem getrennt registrierbaren elektrischen Effekt. Diese Todzeit bildet einen begrenzenden Faktor für den Messbereich des Detektors 7.
Die auf den Detektor 7 auftreffende Strahlungsintensität I bestimmt statistisch die mittlere Zeit zwischen potentiell elektrische Effekte auslösenden darauf auftreffenden Strahlungsquanten γ. Solange diese mittlere Zeit vergleichsweise groß gegenüber der Todzeit ist, werden statistisch gesehen alle Strahlungsquanten γ erfasst, und die gemessene Impulsrate N ist ein direktes Maß für die auf den Detektor 7 auftreffende Strahlungsintensität I. Dieser Bereich bildet den Messbereich des Detektors 7. Bei höheren tatsächlich auftreffenden den Messbereich überschreitenden Strahlungsintensitäten ist diese Bedingung nicht mehr erfüllt. Mit steigender tatsächlich auftreffender Strahlungsintensität I werden anteilig immer weniger der auftreffenden Strahlungsquanten γ in getrennt registrierbare elektrische Effekte umgesetzt. Entsprechend sinkt die gemessene Impulsrate N bzw. die gemessene Strahlungsintensität lgem hier mit steigender tatsächlich auftreffender
Strahlungsintensität I im Vergleich zu der tatsächlich auftreffenden Strahlungsintensität I immer weiter ab.
Auf das Element 9 auftreffende Strahlungsquanten γ, die in dem unter Spannung stehenden Element 9 einen elektrischen Effekt auslösen, bewirken regelmäßig ein Absinken der Spannung U über das Element 9, das ausgeglichen werden muss. Die Aufrechterhaltung bzw. der Wiederaufbau der Spannung U wird dabei ebenso wie die Wederherstellung des strahlungsempfindlichen
Ausgangszustands des Elements 9 durch in dieser Phase auftretende weitere Strahlungsquanten γ behindert. Für die Aufrechterhaltung bzw. den Wiederaufbau der Spannung U wird Energie benötigt, die sich deutlich im Energieverbrauch E des Detektors 7 wieder spiegelt. Dies führt dazu, dass der
Energieverbrauch E des Detektors 7 mit steigender tatsächlich auftreffender Strahlungsintensität I immer weiter ansteigt. Innerhalb des Messbereichs steigt parallel dazu auch die gemessene Strahlungsintensität lgem immer weiter an.
Übersteigt die tatsächlich auftreffende Strahlungsintensität I eine Obergrenze Imax des Messbereichs steigt der Energieverbrauch E noch immer mit zunehmender tatsächlich auftreffender
Strahlungsintensität I weiter an. Ein Grund hierfür besteht darin, dass nun in einem mit steigenden tatsächlich auftreffenden Strahlungsintensität I ansteigenden Maße auch innerhalb der Todzeit Strahlungsquanten γ auftreten, die in dem noch nicht völlig wieder hergestellten Element 9 nicht einzeln registrierbare elektrische Effekte bewirken, die der Wiederherstellung des
strahlungsempfindlichen Ausgangszustands des Element 9 und der Aufrecherhaltung bzw. dem Wiederaufbau der Spannung U entgegenwirken.
Sie führen insb. dazu, dass anstelle einzelner kurzer von der nachfolgenden Schaltung
unterscheidbarer über den Widerstand R abfließender Strompulse zeitlich deutlich länger andauernde Stromflüsse ausbilden. Bildlich gesprochen tritt hier also ein ineinander laufen der Einzelpulse auf. Da auch deutlich längere Stromflüsse von der Elektronik 17 jeweils nur als ein einzelner Impuls k registriert werden, führt das Ineinanderlaufen der Einzelimpulse mit zunehmender den Messbereich überschreitender tatsächlich auftreffender Strahlungsintensität I sogar zu einem Absinken der gemessenen Impulsrate N.
Vorzugsweise wird diese Abhängigkeit in Form einer Kennlinie des Detektors 7 ermittelt, die die vom Detektor 7 gemessenen Strahlungsintensitäten lgem in Abhängigkeit vom zugehörigen
Energieverbrauch E des Detektors 7 wiedergibt. Vorzugsweise wird diese Kennlinie sowohl für ein den Messbereich abdeckendes Spektrum als auch für ein daran angrenzendes den Messbereich überschreitendes Spektrum an tatsächlich auf den Detektor 7 auftreffenden Strahlungsintensitäten I aufgenommen. Die Aufzeichnung der Kennlinie hat selbstverständlich bei fehlerfrei
funktionierendem Detektor 7 zu erfolgen.
Fig. 3 zeigt einen möglichen Verlauf einer solchen Kennlinie eines Geiger-Müller Detektors als Beispiel . Dort ist die gemessene Strahlungsintensität lgem als Funktion des zugehörigen
Energieverbrauchs E des Detektors 7 dargestellt. Die Richtung in der die bei der Aufnahme der einzelnen Wertepaare der Kennlinie tatsächlich auf den Detektor 7 auftreffende Strahlungsintensität I ansteigt ist durch einen Pfeil am rechten Ende der Kennlinie angezeigt. Innerhalb des Messbereichs des Detektors 7 steigen gemessene Strahlungsintensität lgem (bzw. Impulsrate N) und
Energieverbrauch E mit steigender tatsächlich auftreffender Strahlungsintensität I an. Hier führen die auftreffenden Strahlungsquanten zu in Fig. 3 mit K1 bezeichneten Impulsfolgen einzelner unterscheidbarer elektrischer Impulse k, deren Impulsrate N der tatsächlich auftreffenden
Strahlungsintensität I entspricht. Oberhalb des Messbereichs kommt es in dem gezeigten Beispiel zu einem mit zunehmender tatsächlich auftreffender Strahlungsintensität I immer stärker werdenden ineinander laufen der elektrischen Impulse k. Dies ist in Fig. 3 anhand der Impulsfolgenbeispiele K2 und K3 dargestellt. Entsprechend weist die Kennlinie oberhalb des Messbereichs in dem
dargestellten Ausführungsbeispiel ein Maximum auf, an dass sich ein Bereich anschließt, in dem die gemessenen Strahlungsintensitäten lgem mit steigender tatsächlich auftreffender Strahlungsintensität I abnimmt, wobei der Energieverbrauch E des Detektors 7 jedoch mit steigender tatsächlich auftreffender Strahlungsintensität I weiter ansteigt. Aufgrund des Anstiegs des Energieverbrauchs E des Detektors 7 mit zunehmender darauf auftreffender Strahlungsintensität I ergibt sich für jeden Detektor 7 ein eindeutiger Schwellwert S für den Energieverbrauch E, der dem Energieverbrauch E des Detektors 7 entspricht, den dieser zur Messung einer der Obergrenze des Messbereichs entsprechenden tatsächlich darauf auftreffenden Strahlungsintensität I benötigt. Übersteigt der Energieverbrauch E im Messbetrieb diesen
Schwellwert S, so liegt ein Fehler vor.
Das radiometrische Messgerät weist erfindungsgemäß eine Vorrichtung 25 auf, die den
Energieverbrauch E des Detektors 7 bestimmt. Bei einem über einen Versorgungsstrom mit Energie versorgten Detektor 7 eignet sich hierzu beispielsweise eine in die Stromzufuhr eingesetzte Strommessschaltung, die die Stromaufnahme des Detektors 7 bestimmt.
Weiter umfasst das erfindungsgemäße Messgerät eine an die Vorrichtung 25 zur Bestimmung des Energieverbrauchs E angeschlossene Überwachungseinheit 27, die den Energieverbrauch E des Detektors 7 im Messbetrieb überwacht.
Im einfachsten Fall erfolgt diese Überwachung unmittelbar anhand des Schwellwerts S. Übersteigt der Energieverbrauch E den Schwellwerts S erkennt die Überwachungseinheit 27 selbsttätig das vorliegen eines Fehlers, und gibt über einen entsprechenden Ausgang A2 des Detektors 7 oder des Messgeräts eine Fehlermeldung F bzw. einen Alarm A aus.
Vorzugsweise ist die Überwachungseinheit 27 zusätzlich an den Detektor 7 angeschlossen, so dass in der Überwachungseinheit 27 parallel zu dem Energieverbrauch E auch die zugehörige gemessene Strahlungsintensität lgem bzw. die zugehörige Impulsrate N vorliegt. Die
Überwachungseinheit 27 kann hierzu auch als integraler Bestandteil der Elektronik 17 des Detektors 7 ausgebildet sein, bzw. in dem Mikrocontroller 23 integriert sein.
Die Überwachung erfolgt nun vorzugsweise anhand der Kennlinie des Detektors 7, die hierzu im Messgerät, beispielsweise in einem der Überwachungseinheit 27 zugeordneten Speicher 29, abgelegt ist.
Die Kennlinie weist zwei durch den Schwellwert S voneinander getrennte Bereiche auf. Der linke Bereich, in dem die Energieverbräuche E unterhalb des Schwellwerts S liegen, gibt den Verlauf für ein Spektrum an tatsächlich auf den Detektor 7 auftreffenden Strahlungsintensitäten I wieder, dass ausschließlich innerhalb des Messbereichs des Detektors 7 liegt. Der rechte Bereich, in dem die Energieverbräuche E oberhalb des Schwellwerts S liegen, gibt den Verlauf für ein an das eben genannte Spektrum angrenzendes den Messbereichs des Detektors 7 überschreitendes Spektrum an tatsächlich auf den Detektor 7 auftreffenden Strahlungsintensitäten I wieder. Durch die Kennlinie ist ein Wertepaarbereich B vorgeben, in dem die die Kennlinie bildenden Wertepaare von gemessener Strahlungsintensität lgem und zugehörigem Energieverbrauch E liegen. Um messtechnisch bedingten Schwankungen bei der Aufzeichnung und Bestimmung der tatsächlich auftreffenden Strahlungsintensitäten I, der gemessenen Strahlungsintensitäten lgem und des zugehörigen Energieverbrauchs E Rechnung zu tragen wird als vorgegebener Wertepaarbereich B vorzugsweise ein in Fig. 3 dargestelltes die Kennlinie beidseitig unmittelbar umgebendes Band verwendet.
Anhand der Kennlinie und des Schwellwerts S ergeben sich drei Wertepaarbereiche W1 , W2, W3.
Der erste Wertepaarbereich W1 umfasst Wertepaare von gemessener Strahlungsintensität lgem und zugehörigem Energieverbrauch E, die innerhalb des durch die Kennlinie vorgegebenen
Wertepaarbereichs B liegen, und deren Energieverbrauch E unterhalb des Schwellwerts S liegt. Dieser Wertepaarbereich W1 umfasst die Wertepaare, die im fehlerfreien Messbetrieb innerhalb des Messbereichs des Detektors 7 auftreten können.
Der zweite Wertepaarbereich W2 umfasst Wertepaare von gemessener Strahlungsintensität lgem und zugehörigem Energieverbrauch E, die innerhalb des durch die Kennlinie vorgegebenen
Wertepaarbereichs B liegen, und deren Energieverbrauch E oberhalb des Schwellwerts S liegt. Dieser Wertepaarbereich W2 umfasst Wertepaare, die im bezogen auf das Messgerät selbst fehlerfreien Messbetrieb auftreten, wenn der Detektor 7 einer Strahlungsintensität I ausgesetzt ist, die den Messbereich des Detektors 7 übersteigt.
Der dritte Wertepaarbereich W3 umfasst Wertepaare von gemessener Strahlungsintensität lgem und zugehörigem Energieverbrauch E, die außerhalb des durch die Kennlinie vorgegebenen
Wertepaarbereichs B liegen. Dieser Wertepaarbereich W3 umfasst Wertepaare, die nur dann auftreten können, wenn im Messgerät, insb. im Detektor 7, eine Fehlfunktion, wie z.B. ein
Kurzschluss oder ein Defekt eines Bauteils, insb. des Zählers 19 oder des Mikrocontrollers 23, auftritt.
Die Überwachungseinheit 27 überwacht die im Messbetrieb erfassten Wertepaare von gemessener Strahlungsintensität lgem und zugehörigerem Energieverbrauch E. Solange die Wertepaare innerhalb des ersten Wertepaarbereichs W1 liegen, erkennt die Überwachungseinheit keinen Fehler. Dies kann beispielsweise durch ein die Zuverlässigkeit der Messung anzeigendes Ausgangssignal M angezeigt werden.
Sobald ein Wertepaar auftritt, dass innerhalb des zweiten oder dritten Wertebereichs W2, W3 liegt, erkennt die Überwachungseinheit 27 das Vorliegen eines Fehlers, und zeigt diesen in Form einer Fehlermeldung F oder eines Alarms A an. Liegt ein Wertepaar innerhalb des zweiten Wertebereichs W2 so erkennt die Überwachungseinheit 27 darüber hinaus selbsttätig, dass
der Detektor 7 einer Strahlungsintensität I ausgesetzt ist, die den Messbereich des Detektors 7 überschreitet. Das Überschreiten des Messbereichs wird vorzugsweise durch eine entsprechende Fehlermeldung F angezeigt.
Ein Beispiel für eine Störstrahlungsquelle, die die Messung in erheblichem Maße durch von ihr ausgesendete Störstrahlung beeinträchtigt, ist die in Fig. 1 dargestellte Gammagraphie-Vorrichtung 31. Sie umfasst in dem dargestellten Beispiel ein Gammagraphie-Messsystem mit einem auf einen zu untersuchenden Rohrbogen 33 ausgerichteten radioaktiven Strahler 35. Ein Teil der von diesem Strahler 35 ausgesendeten radioaktiven Strahlung trifft als Störstrahlung auf den Detektor 7 auf. Durch diese Störstrahlung verursachte Messbereichsüberschreitungen des Detektors 7 werden von dem erfindungsgemäßen Messgerät frühzeitig und selbsttätig erkannt.
I Füllgut
3 Behälter
5 radioaktiver Strahler
7 Detektor
9 unter Spannung strahlungsempfindliches Element
I I Anode
13 Kathode
15 Impulsleitung
17 Elektronik
19 Zähler
21 Uhr
23 Mikrocontroller
25 Vorrichtung zur Bestimmung des Energieverbrauchs
27 Überwachungseinheit
29 Speicher
31 Gammagraphievorrichtung
33 Rohrbogen
35 Strahler

Claims

Patentansprüche
. Radiometrisches Messgerät, mit
- einem radioaktiver Strahler (5), der im Messbetrieb radioaktive
Strahlung durch einen messtechnisch zu erfassenden Bereich sendet,
- einem Detektor (7),
- der innerhalb eines vorgegebenen Messbereichs eine Strahlungsintensität der durch den messtechnisch zu erfassenden Bereich hindurch dringenden Strahlung misst, und
- der einen mit steigender tatsächlich darauf auftreffender
Strahlungsintensität (I) ansteigenden Energieverbrauch (E) aufweist,
- einer Vorrichtung zur Bestimmung des Energieverbrauchs (25) des
Detektors (7), und
- einer an die Vorrichtung zur Bestimmung des Energieverbrauchs (25) angeschlossenen Überwachungseinheit (27),
- die den Energieverbrauch (E) des Detektors (7) im Messbetrieb überwacht, und
- die einen Fehler erkennt, wenn der Energieverbrauch (E) einen oberen Schwellwert (S) übersteigt, der dem Energieverbrauch entspricht, den der Detektor (7) bei fehlerfreiem Betrieb zur Messung einer einer Obergrenze (lmax) des Messbereichs entsprechenden Strahlungsintensität (I) benötigt.
2. Radiometrisches Messgerät nach Anspruch 1 , bei dem
- in einem Speicher (29) eine Kennlinie des Detektors (7) abgespeichert ist, die die vom Detektor (7) gemessenen Strahlungsintensitäten (lgem) in Abhängigkeit vom zugehörigen Energieverbrauch (E) des Detektors (7) für ein den Messbereich umfassendes Spektrum an tatsächlich auf den Detektor (7) auftreffenden Strahlungsintensitäten (I) wiedergibt, und
- die Überwachungseinheit (27)
- die gemessenen Strahlungsintensitäten (lgem) zusammen mit den
zugehörigen Energieverbräuchen (E) überwacht, und
- einen Fehler erkennt, wenn ein Wertepaar von gemessener
Strahlungsintensität (lgem) und zugehörigem Energieverbrauch (E) außerhalb eines durch die Kennlinie vorgegebenen Wertepaarbereichs (W3) liegt.
3. Radiometrisches Messgerät nach Anspruch 1 , bei dem
- die Kennlinie einen Bereich umfasst, in dem sie die vom Detektor (7) gemessenen Strahlungsintensitäten (lgem) in Abhängigkeit vom zugehörigen Energieverbrauch (E) des Detektors (7) für ein den
Messbereich überschreitendes Spektrum an tatsächlich auf den Detektor (7) auftreffenden Strahlungsintensitäten (I) wiedergibt, und
- die Überwachungseinheit (27) ein Überschreiten des Messbereichs erkennt, wenn ein Wertepaar von gemessener Strahlungsintensität (lgem) und zugehörigem Energieverbrauch (E) innerhalb eines durch diesen Bereich der Kennlinie vorgegebenen Wertepaarbereichs (W2) liegt.
4. Radiometrisches Messgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Detektor (7) einen Geiger-Müller Zähler umfasst.
5. Radiometrisches Messgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Detektor (7)
- mindestens ein unter elektrischer Spannung strahlungsempfindliches Element (9) aufweist, in dem unmittelbar bzw. mittelbar darauf auftreffende Strahlungsquanten (γ) innerhalb des Messbereichs getrennt registrierbare elektrische Effekte auslösen, und
- eine Schaltung aufweist, die die elektrischen Effekte in elektrische Impulse (k) umwandelt, und die anhand der Impulse (k) Impulsraten (N) bestimmt, die innerhalb des vorgegebenen Messbereich den auf den Detektor (7) auftreffenden Strahlungsintensitäten (I) entsprechen.
6. Verfahren zur Überwachung eines radiometrischen Messgeräts mit
- einem radioaktiven Strahler (5), der im Messbetrieb radioaktive
Strahlung durch einen messtechnisch zu erfassenden Bereich sendet, und
- einem Detektor (7), der eine Strahlungsintensität einer durch den messtechnisch zu erfassenden Bereich hindurch dringenden
radioaktiven Strahlung misst, und im fehlerfreien Betrieb einen mit steigender tatsächlich darauf auftreffender Strahlungsintensität (I) ansteigenden Energieverbrauch (E) aufweist, bei dem
- im Messbetrieb der Energieverbrauch (E) des Detektors überwacht wird, und
- ein Fehler erkannt wird, wenn der Energieverbrauch (E) einen oberen Schwellwert (S) übersteigt, der dem Energieverbrauch entspricht, den der Detektor (7) zur Messung einer einer Obergrenze (lmax) des
Messbereichs entsprechenden Strahlungsintensität (I) benötigt.
7. Verfahren zur Überwachung eines radiometrischen Messgeräts mit
- einem radioaktiven Strahler (5), der im Messbetrieb radioaktive Strahlung durch einen messtechnisch zu erfassenden Bereich sendet, und
- einem Detektor (7),
- der eine Strahlungsintensität einer durch den messtechnisch zu
erfassenden Bereich hindurch dringenden radioaktive Strahlung misst, und
- der im fehlerfreien Betrieb einen von der von ihm gemessenen
Strahlungsintensität (lgem) abhängigen mit steigender tatsächlich darauf auftreffender Strahlungsintensität (I) ansteigenden Energieverbrauch (E) aufweist, bei dem
- vorab eine Kennlinie des Detektors (7) aufgezeichnet wird, die die vom
Detektor (7) gemessenen Strahlungsintensitäten (lgem) in Abhängigkeit vom zugehörigen Energieverbrauch (E) des Detektors (7) wiedergibt,
- im Messbetrieb der Energieverbrauch (E) des Detektors (7) zusammen mit der gemessenen Strahlungsintensität (lgem) überwacht wird, und
- das Messgerät selbsttätig einen Fehler erkennt,
- wenn ein Werte paar von gemessener Strahlungsintensität (lgem) und zugehörigem Energieverbrauch (E) außerhalb eines durch die Kennlinie vorgegebenen Wertepaarbereichs (B) liegt, und/oder.
- wenn der Energieverbrauch (E) einen oberen Schwellwert (S) übersteigt, der dem Energieverbrauch entspricht, den der Detektor (7) im fehlerfreien
Betrieb zur Messung einer einer Obergrenze (lmax) des Messbereichs entsprechenden Strahlungsintensität (I) benötigt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem
- die Kennlinie einen Bereich umfasst, in dem sie die vom Detektor (7) gemessenen Strahlungsintensitäten (lgem) in Abhängigkeit vom
zugehörigen Energieverbrauch (E) des Detektors (7) für ein den
Messbereich überschreitendes Spektrum an tatsächlich auf den Detektor (7) auftreffenden Strahlungsintensitäten (I) wiedergibt, und
- das Messgerät selbsttätig ein Überschreiten des Messbereichs des
Detektors (7) erkennt, wenn ein Wertepaar von gemessener
Strahlungsintensität (lgem) und zugehörigem Energieverbrauch (E) innerhalb eines durch diesen Bereich der Kennlinie vorgegebenen
Wertepaarbereichs (W2) liegt.
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