用于检测测量变量的辐射度检测器制造技术

本发明专利技术涉及用于检测测量变量的辐射度检测器，其中检测器特别是故障自动保险的，同时具有简单的、空间节约的且节省成本的设计，而不具有信噪比方面的损失。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于检测测量变量的辐射度检测器。包括用于测量辐射的闪烁检测器的辐射度测量系统被用在过程计量学中，以用于测量测量变量或过程变量，诸如例如填充等级、湿度、密度、质量流等。以示例的方式，闪烁检测器用于确定电离辐射的能量和/或强度，其中电离辐射的能量和/或强度取决于测量变量。除了测量变量的测量的准确度以外，测量的高可用性在过程计量学中是重要的。测量的缺失可能导致操作者的明显成本；特别地，在安全关键的装置中，对物体和人的损害可能是结果。本专利技术基于如下的目的：提供一种用于检测测量变量的辐射度检测器，所述检测器特别是故障自动保险的而同时具有简单的设计。本专利技术通过提供具有权利要求1的特征的辐射度检测器来实现该目的。根据本专利技术的用于检测测量变量的辐射度检测器具有闪烁器，其用于以取决于电离辐射的入射的方式生成光脉冲，其中辐射入射取决于测量变量。详细地，辐射度检测器的闪烁器在电离辐射通过时被激发，并且其以光脉冲的形式再发射激发能量。特别地，闪烁器可以是闪烁晶体。此外，辐射度检测器具有多个光电传感器，其中光电传感器在每种情况下被体现为将由闪烁器生成的光脉冲转换成关联的电传感器信号。因此，生成了多个传感器信号。来自光电传感器的传感器信号在时间上相关，这是因为在闪烁器中生成的闪烁光分布在所有(或至少多数)的光电传感器之上。多个光电传感器光学地耦合到闪烁器；特别地，光电传感器可以附接到闪烁器。光电传感器可以均具有专用的读出电子装置，其中电传感器信号在每种情况下在读出电子装置之一中被形成并放大。特别地，光电传感器可以是光电倍增管(电子管)、光电二极管或硅光电倍增管(SiPM)。此外，辐射度检测器具有评价单元，其中多个光电传感器的相应的传感器信号被应用到评价单元。评价单元具有评估部件以及求和部件。评估部
件被体现为将来自多个传感器信号的相应的传感器信号评估为无错的或者错误的传感器信号。典型地，光电传感器之一的可能的错误或者故障导致对应的错误的传感器信号。因此，评估部件可以通过评估相应的传感器信号来识别光电传感器之一的可能的错误或故障。求和部件被体现为仅优选地从仅无错的传感器信号形成求和传感器信号，出于获得用于测量变量的测量变量信号的目的。因此，各个传感器信号并行地被评价。在最坏情况下，所有的传感器信号被评估为错误的传感器信号。在该情况下，不形成求和传感器信号。如果辐射度检测器是完全地起作用的，即，没有一个光电传感器是有缺陷或故障的，并且所有的传感器信号被评估为无错的传感器信号，则通过将时间相关的模拟传感器信号相加来获得最佳信噪比(S/N)。这可以依靠如下内容来解释：传感器信号在时间上相关(闪烁器中的伽马事件(gamma event))，但是各个光电传感器的每一个中的噪声时间地独立于其他传感器。因此，传感器信号以这样的方式处理：存在明显的优点，并且在最坏情况下，关于单个传感器测量系统没有信噪比方面的损失，即，从计量学的观点不存在缺点。光电传感器因此具有内部冗余的实施例。典型地，这些与辐射度检测器的其他组件相比具有更高的故障可能性。此外，光电传感器的电压源可以具有冗余和独立的设计。在合适的机械封装的情况下，闪烁器具有非常低的故障可能性。因此，即使在单个传感器或者多个传感器故障的情况下，辐射度检测器也仍然可以建立可靠的求和传感器信号或者可靠的测量变量。这增加辐射度检测器或者测量的可用性和可靠性，并且在依据SIL(安全完整性等级)的功能安全考虑的范围内改善特性。由于这是在单个辐射度检测器中执行而不是依靠操作多个辐射度测量系统，所以这导致客户在辐射度检测器的取得、安装、操作和服务期间的明显节约。此外，根据本专利技术的辐射度检测器相对于多个辐射度测量系统而言节约空间。这在许多应用中是有利的，诸如例如在钢铁工程的连续铸造的情况下，在其中所需的空间和必需的电源同样是限制因素。冗余的辐射度检测器的问题在于在粒度(granularity)(冗余的程度)和最佳信号行为(针对最高S/N的模拟求和的形成)之间找到折衷。此处呈现的检测器结构全面地使得能够实现这二者。此外，这特别是节省成本的变体，作为使用单个闪烁器的结果。可替换地，根据本专利技术的辐射度检测器可以具有多数的彼此邻近设置的闪烁器，其中至少一个光电传感器光学地耦合到每个闪烁器。具有至少一个光电传感器的多个闪烁器中的每一个可以被称为闪烁模块。这些相互独立的多个闪烁模块被尽可能接近地设置包装在一起。如上所述，该变体中的评估部件也被体现为将来自多个传感器信号的相应的传感器信号评估为无错或错误的传感器信号。在该情况下，求和部件被体现为在每种情况下仅从各个闪烁模块的无错的模拟传感器信号形成各个求和传感器信号，并且从各个求和传感器信号或通过出于获得用于测量变量的测量变量信号的目的而对其进一步处理所形成的信号来形成求和传感器信号。作为闪烁模块彼此的光学分离的结果，来自两个不同模块的光电传感器的模拟传感器信号之间的时间相关性仅在康普顿散射的情况下被预期。所生成的闪烁光或所生成的光脉冲保持在一个闪烁器中，并且其被至少一个光电传感器捕获。在时间上不相关的传感器信号可能不以模拟形式相加，这是因为这将以其他方式降低S/N。如果辐射度检测器以均匀的方式被照射，则所有传感器信号或者各个求和传感器信号——至少在时间之上平均——彼此线性地链接。使用多个单独的闪烁器使得该变体更昂贵，但是，另一方面，增加辐射度检测器的可靠性，这是因为例如闪烁器中的切断(break)仅影响单个闪烁模块和对应的传感器信号。在本专利技术的实施例中，闪烁器、多个光电传感器和评价单元设置在共同的外壳内。客户或者用户因此接收单个设备或者单个物体。在本专利技术的实施例中，评估部件具有表决(vote)逻辑，诸如1oo2表决逻辑，其中表决逻辑被体现为将来自多个传感器信号的相应的传感器信号评估为无错或者错误的传感器信号。表决逻辑特别良好且迅速地识别错误或者故障。在本专利技术的实施例中，多个光电传感器具有至少三个光电传感器，并且表决逻辑被体现为将多个传感器信号彼此进行比较并取决于比较结果将来自多个传感器信号的相应的传感器信号评估为无错或者错误的传感器信号。特别地，这可以为2oo3表决逻辑。如果辐射度检测器是完全地起作用的，即，没有一个光电传感器是有缺陷或者故障的，则所有的传感器信号——至少在时间之上平均，例如在60秒之上——彼此线性地链接，如果辐射度检测器以均匀的
方式被照射的话。以示例的方式，如果容器内的填充等级下降，则所有的(平均的)传感器信号必须增大相同的因数。如果不是该情况，并且如果通过将传感器信号彼此比较而确定一个光电传感器与其他光电传感器的偏离(例如以多于10％)，则这指示对应的传感器或者对应的闪烁器的失灵(malfunction)或者故障。对应的传感器信号然后被评估为错误的传感器信号。在本专利技术的实施例中，求和部件具有开关元件以及求和元件。开关元件具有与评估部件的信号连接并且其被体现为转发相应的无错传感器信号而不转发相应的错误传感器信号。通过以取决于评估部件的评估的方式适当地切换开关元件的开关的状态来执行转发或者不转发相应的传感器信号。这致使有可能从求和传感器信号形成掩蔽错误的传感器信号。求和元件被体现为从由开关元件所转发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测测量变量的辐射度检测器(1)，包括：‑用于生成光脉冲的闪烁器(2)，‑多个光电传感器(3a、3b、3c)，其中相应的光电传感器(3a、3b、3c)被体现为将由闪烁器(2)生成的光脉冲转换成关联的传感器信号(Sa、Sb、Sc)，以及‑评价单元(4)，包括‑评估部件(5)，其中评估部件(5)被体现为将相应的传感器信号(Sa、Sb、Sc)评估为无错的(Sa、Sb)或错误的传感器信号(Sc)，以及‑求和部件(6)，其中求和部件(6)被体现为出于获得用于测量变量的测量变量信号(MG)的目的而形成无错的传感器信号(Sa、Sb)的求和传感器信号(Sum)。

【技术特征摘要】
2015.03.05 EP 15157852.31.一种用于检测测量变量的辐射度检测器(1)，包括：-用于生成光脉冲的闪烁器(2)，-多个光电传感器(3a、3b、3c)，其中相应的光电传感器(3a、3b、3c)被体现为将由闪烁器(2)生成的光脉冲转换成关联的传感器信号(Sa、Sb、Sc)，以及-评价单元(4)，包括-评估部件(5)，其中评估部件(5)被体现为将相应的传感器信号(Sa、Sb、Sc)评估为无错的(Sa、Sb)或错误的传感器信号(Sc)，以及-求和部件(6)，其中求和部件(6)被体现为出于获得用于测量变量的测量变量信号(MG)的目的而形成无错的传感器信号(Sa、Sb)的求和传感器信号(Sum)。2.根据权利要求1所述的辐射度检测器(1)，其中闪烁器(2)、多个光电传感器(3a、3b、3c)和评价单元(4)设置在共同的外壳(7)中。3.根据权利要求1或2所述的辐射度检测器(1)，其中评估部件(5)包括表决逻辑(8)，其中表决逻辑(8)被体现为将相应的传感器信号(Sa、Sb、Sc)评估为无错的(Sa、Sb)或错误的传感器信号(Sc)。4.根据权利要求3所述的辐射度检测器(1)，其中多个光电传感器(3a、3b、3c)包括至少三个光电传感器(3a、3b、3c)，并且表决逻辑(8)被体现为将多个传感器信号(Sa、Sb、Sc)彼此进行比较并取决于比较结果将相应的传感器信号(Sa、Sb、Sc)评估为无错的(Sa、Sb)或错误的传感器信号(Sc)。5.根据权利要求1至4之一所述的辐射度检测器(1)，其中求和部件(6)包括：-开关元件(9)，其中开关元件(9)具有与评估部件(5)的信号连接，并且开关元件(9)被体现为转发相应的无错传感器信号(Sa、Sb)并且不转发相应的错误传感器信号(Sc)，以及-求和元件(10)，其中求和元件(10)被体现为从由开关元件(9)转发的无错传感器信号(Sa、Sb)形成求和传感器信号(Sum)。6.根据权利要求1至5之一所述的辐射度检测器(1)，其中评价单元(4)
\t包括：-比较器(11)，其中比较器(11)被体现为将求和传感器信号(Sum)或者通过求和传感器信号的进一步处理所形成的信号与...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·莫曼，E·弗雷伯格，S·米勒，T·戴本蔡赫尔，
申请(专利权)人：伯托科技有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE