本发明涉及一种测定液面或粉粒状物料面所在位置或高度的方法及测量装置。本发明的方法及装置是用测量施加于液面或物料面上的γ射线的变化来显示料面所处位置或测定料面高度。在本发明的装置中设有γ射线源、γ射线探测器及光电信号转换电路。 采用γ射线测量物料面位置，特别是测量液面位置，均是利用物料对γ射线的阻挡效应，如中国实用新型专利CN88205715.4所公开的γ射线测量料位的装置。此类测量装置均存在着以下不足：1、放射源活度较大，一般情况下，其放射源活度在数拾至数百毫居里，致使其防护困难，并容易对人员造成伤害;2、测量灵敏度差，造成液面测量不准确;3、为弥补灵敏度差的不足，采用线状源。而线状源生产制造困难;4、此类测量装置的测量量程较小。
本发明的目的是提供一种可克服现有γ射线料面测量装置不足的液面或物料面测量方法及装置。
本发明的方法如下：测量容器内背散射γ光子数，将所测得γ光子数转变为电信号，用前述的电信号与预先设定的信号值进行比较，当所述的电信号与预先设定的信号值不等时，控制电动机正转或反转，带动测量机构沿被测液面或料面高度方向运动，当所述的电信号与设定信号值相等时，使电动机停止转动，此时测量机构所处位置即为液面或物料面所在位置或高度。
本发明的装置由测量机构、电动机、由电动机带动的可使测量机构沿液面或物料面高度方向运动的驱动机构、由计数率仪电路和窗口比较器电路组成的光电转换电路及电动机正反转控制电路构成，所述的测量机构由铅室和置入铅室内的γ射线源，γ射线探测器构成，γ射线探测器地输出端接计数率仪电路、计数率仪输出端接窗口比较器电路，窗口比较器电路的输出端接电动机正反转控制电路，γ射线探测器测到的γ光子计数经计数率仪电路转换为电信号，所述电信号送入窗口比较器中与预先设定信号值比较，所述电信号与预先设定信号值不等时通过电动机正反转控制电路使电动机正转或反转。通过驱动机构，带动测量机构沿料面高度方向运动。所述电信号与预先设定信号值不等时通过电动机正反转控制电路使电动机停止转动。此时，测量机构即停止在物料面处。如此，利用测量机构所处位置显示出物料面位置或高度，或者在测量机构上标有标记，并在容器壁上标有标尺，即可直观显示液面或物料的高度。
本发明的装置中，驱动机构可由减速器、卷筒、制动器、滑轮及吊挂测量机构的吊索构成。其中的制动器可以是电磁制动器，也可以是双向棘轮机构，或者其他类似机构。在工作中，当电动机转动的同时制动器解除对吊索卷筒的约束，使吊索可卷绕卷筒上，或者从卷筒上缠解开，而当电动机停止转动时，制动器即对卷筒约束，使之无法转动，并使测量机构停止在物料面位置。
作为本发明的另一种实施例，驱动机构可以是由电动机带动的丝杠和与丝杠相配合的，其上固定有测量机构的螺母。
作为本发明最佳实施例，驱动机构中用电动机带动减速器，并用减速器的输出端作用于丝杠上，带动丝杠运动。
作为液面或液面高度的显示还可通过下述指施实现：在电机轴或者减速器轴或者滑轮轴或者吊索卷筒或者丝杠上设置电位器，利用电动机或驱动装置的运动使电位器阻值改变，将料面或液面位置转换为电信号显示。
本发明目的实现依据以下的实验结论：当γ源位于容器液面或物料面以上位置时，特别是γ射线呈细束穿过容器壁进入容器时由于液面或物料面上部只有密度较低的气体存在，所产生的γ背散射光子数极少;当γ源位于液面或物料面以下位置时，进入容器的γ射线即进入液体中或物料中，由于液体或固体密度远大于气体密度，所以产生的背散射γ光子数大大增加。实验表明，当γ源低于液面或固态物料面以下适当位置所产生的背散射γ计数率呈饱和状态，γ源在此位置以下继续移动所产生的背散射γ计数率不再随γ源的下移变化;而当γ源高于液面或固态物料面以上适当位置时背散射γ计数率为本底水平，也不再随γ源的上升变化。γ源处于液面或固态物料面以上适当位置和以下适当位置之间时，背散射γ计数率随γ源所在高度变化发生明显改变。
附图1给出以水作为被测介质时液面高度与背散射γ计数率间函数关系。对其他液体，如油类、有机溶剂、金属液体等的液面测量，以及对粉粒状物料，如砂、煤粉等的料面测量实验中均发现，其液面或料面与其背散射γ计数率有与图1基本上相同的结果。
本发明基于上述物理基础，以事先测得的液面位置处背散射γ计数率作为设定信号值，以实测得出的背散射γ计数值与预先设定的信号值之比或差作为电动机正、反转或停止工作的控制信号，使电动机工作，带动测量机构沿液面或物料面上下运动，逼近液面或物料面，最终使测量机构停在液面或物料面处，从而显示出液面或物料面的位置或高度。
由上可知，本发明测量中γ射线只需穿过容器壁碰上容器内部的物料或气体就可发生背散射效应，无需使γ射线穿过整个容器，因此，本发明所使用的放射源活度小，一般仅为现有装置中放射源活度的百分之一。由于放射性活度小不仅易于屏蔽防护，对人员更安全，而且可减轻装置的重量，减低装置成本，使其安装更为容易。其次，本发明还具有测量精度好、灵敏度高的优点。这是因为在测量过程γ射线走过的路程较短，因而γ射线准直好，被探测器测得的计数率高，而且测量机构位于物料面以上或以下时计数差别较大。本发明第三个优点是可不受量程或容器尺寸的限制，特别是采用吊索式驱动机构，其测量量程从原理上讲是无限的。
附图说明：
图1为γ射线源距水面距离与背散射γ计数率间函数关系曲线。
图2为本发明的一个实施例的结构、传动、控制示意图。
图3为本发明的另一个实施例的结构、传动、控制意图。
图4为本发明的测量机构示意图。
以下结合实施例及附图对本发明作进一步解说。
在图2给出的本发明第一实施例中，测量机构1悬吊于吊索8的一端，并由吊索8、滑轮9、吊索卷筒7、减速器10和作用于卷筒7上的电磁制动器（图上未表示）构成驱动机构。2为测量机构工作电源。由测量机构中的γ射线源发出的γ射线进入容器即产生背散射γ射线，背散射γ射线被测量机构中的γ射线探测器检测，所产生的背散射γ信号经计数率仪处理并转换为电信号。此电信号送入窗口比较仪4中与设定值比较。窗口比较仪4的输出端馈入电动机正反转控制器12以控制电动机11处于不同工作状态。在本例中控制器12由正转继电器5和反转继电器6构成。本例所测介质为水，容器壁厚为6.5毫米钢板。所用放射源为1毫居里的钴60源。探测器用碘化钠晶体闪烁计数器。在本例中窗口比较器上限定为4.8伏;下限设定于4.7伏。探测器处于水面4厘米以上输出为3伏;在水面4厘米以下时输出为6.5伏。在容器壁上设标尺，在测量机构外壳上设有指示标记。本例实际测度精度为1-3毫米。
本实施例中的测量机构参见图4，是由铅室14及设置于铅室14内的γ射线源16和碘化钠晶体闪烁计数器15构成的探测器构成。其中γ射线源（钴60）置于铅室14内的准直孔17内。
图3给出的本发明第二实施例中驱动机构由减速器18、丝杠19及固定有测量机构1并与丝杠19相配合的螺母20组成。当电动机11通过减速器18带动丝杠19转动，并作用于螺母20时即可带动测量机构沿丝杠19上下运动。
在本例中液面高度是通过在丝杆上设置电位器显示，利用丝杠转动使电位器阻值改变，将高度信号转变为电信号显示（附图中未画出）。
在上述实施例中计数仪电路采用《核电子学》下册97页所给出的计数率仪电路，容器比较器采用John Mackus，《Modern Electionic Circuits Reference Manual》McGRAW-Hiss，Inc.1982.U.S.A中给出的电路。