6.7. Радиоизотопные уровнемеры

Принцип действия радиоизотопных уровнемеров основан на исполь-зовании зависимости интенсивности потока ионизирующего излучения, падающего на приемник (детектор) излучения, от положения уровня измеряемой среды.

По сравнению с уровнемерами, основанными на других принципах измерений, радиоизотопные приборы являются наиболее универсальными, так как обеспечивают бесконтактное измерение и сигнализацию уровня в открытых и закрытых емкостях любых жидких и сыпучих сред. Точность и стабильность их работы не зависят от изменения состояния и параметров измеряемой среды.

Основными элементами любого радиоизотопного прибора являются: источник ионизирующего излучения; приемник (детектор) излучения; электронная схема, преобразующая и усиливающая сигнал от детектора; измерительный (показывающий, самопишущий, сигнализирующий и др.) прибор. Источник излучения чаще всего выполняется в виде отдельного блока. Вид излучения ( -, - или излучение) и активность источника выбираются в каждом конкретном случае в зависимости от решаемой задачи.

Рис.6.13. Структурная схема радио- Рис.6.14 Структурная схема следящего

изотопного сигнализатора уровня радиоизотопного уровнемера

В большинстве серийных радиоизотопных приборов используются источ-ники -излучения. Ослабление -излучения (или уменьшение его интенсив-ности) после прохождения через слой вещества выражается следующей зависимостью:

, (6.1)

где I — интенсивность излучения после прохождения через поглотитель; — интенсивность излучения до прохождения через поглотитель; — линейный коэффициент ослабления, зависящий от энергии излучения и природы вещества, 1/м: d — толщина слоя поглотителя, м.

В качестве детекторов применяют ионизационные камеры, газоразрядные и сцинтилляционные счетчики, полупроводниковые детекторы.

В детекторах энергия ионизирующего излучения преобразуется в электрическую. В ионизационных камерах выходной сигнал имеет аналоговую форму, в остальных детекторах—дискретную.

Радиоизотопный сигнализатор (реле) уровня (рис.6.13) предназначен для бесконтактной сигнализации о подходе границы раздела двух сред к заданному значению. Сигнализатор состоит из источника излучения 1, детектора 3, усилителя 4 и сигнализирующего устройства 5. Интенсивность ионизирующего излучения от источника 1 к детектору 3 при прохождении через слой материала в емкости 2 уменьшается вследствие поглощения его материалом. В результате на детекторе 3 возникает сигнал, который усиливается усилителем 4 и подается в измерительное устройство 5.

Выпускается широкая номенклатура радиоизотопных сигнализаторов уровня, предназначенных для использования в различных отраслях промышленности. Радиоизотопные уровнемеры для непрерывного измерения уровня жидких или сыпучих материалов представляют собой следящую систему, в которой источник и детектор излучения непрерывно авто-матически следят (перемещаются) за изменением уровня. При этом точность слежения составляет ±2—10 мм. Диапазон измерения от 0 до 20 м.

Следящий радиоизотопный уровнемер (рис.6.14) основан на поглощении -излучения контролируемым материалом. Слежение за уровнем жидкости или сыпучего материала в емкости 1 осуществляется путем синхронного перемещения источника 2 и приемника 5 излучения, находящихся на тросах или гибких лентах в трубах 6, помещенных внутрь емкости. Следящая система 3 состоит из дифференциального усилителя и электродвигателей с редукторами, осуществляющими перемещение источника и приемника излучения. Представление измерительной информации об изменении уровня обеспечивается с помощью измерительного прибора 4.