專利名稱：用來探測在船甲板上的水的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來探測在船甲板上的水的設(shè)備。本發(fā)明也涉及一種用來探測在船甲板上的水的方法。最后，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的用來探測在船甲板上存在的水的設(shè)備的使用。
背景技術(shù)：
當在惡劣氣候條件下例如在巨浪和/或強風中航行時，船的甲板可能浸沒有水，浸沒的水一般被稱為“甲板涌浪”。它可能損壞船只或艙面貨物，并且可能對于人有危險。況且，在甲板上甲板涌浪的出現(xiàn)可能是一種便利指示-船被引導的航線可能是有問題的并因此要檢查和選擇性地修正。因而，當在甲板上發(fā)現(xiàn)甲板涌浪時，可能未必涉及損壞貨物的主要危險；而是在甲板上甲板涌浪的存在因而可能是一種征兆-關(guān)于船被引導的航線應(yīng)該進行改變以便減小由于船被不適當?shù)匾龑Ф鴵p壞貨物的危險。因此便利的是，能夠探測在船甲板上水的存在。具體地說，便利的是，如果這種探測連續(xù)地和/或甚至在少量水的情況下進行，則由此能夠使甲板涌浪的任何出現(xiàn)沒有延遲地被探測到。
從例如大型貨船，如集裝箱運輸船，的船橋用肉眼探測在船甲板上如果有水的出現(xiàn)未必總是可能的，一方面由于從船橋到船尾可能大于200m的事實，并且另一方面由于視線可能由貨物遮擋并且也因為在船甲板上水的存在/浸沒不是一種靜態(tài)情形；而是它可能連續(xù)地變化。不可能把船員指派在甲板上，因為這種措施在惡劣氣候條件下可能是致命的，并且最后，航行也在夜間進行。
由于由浸沒水和氣候施加的強大力量，一般地說，在甲板上諸如攝像機之類的儀器暴露于水和較高的損壞危險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于，提供一種用來探測在船甲板上水的出現(xiàn)的設(shè)備，其中該設(shè)備在惡劣氣候條件下布置在船上時不暴露于真正的磨損和/或損壞。
這個目的由一種用來探測在船甲板上的水的設(shè)備來實現(xiàn)，其中該設(shè)備包括·一個中子源，位于船甲板的表面下面，并且發(fā)射快/高能中子；和·一個探測器裝置，位于船甲板的表面下面，并且探測熱中子。
由此實現(xiàn)一種設(shè)備，該設(shè)備能夠探測穿過非改造和甚至非開孔甲板板的水。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備有利地使用已知知識是水的一種元素的氫是所有元素物質(zhì)中最有效地能夠減速具有高動能的中子的元素物質(zhì)。這種效果非常明顯，并由此在減速中子-所謂的中子熱能慢化-方面，氫定性地把本身與所有其它元素物質(zhì)區(qū)分開。氫是水的一種重要元素，并且水一般是在船甲板上存在的唯一含氫材料，及有限厚度的甲板鋼板基本上不吸收中子，設(shè)備能夠穿過甲板板探測水。況且，一種用來探測熱中子的探測器裝置能夠提供一種快速反應(yīng)，借此作為船甲板浸沒的結(jié)果，船舶被引導的航線能受到立即檢查和選擇性地修正。
因而，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備使用一個中子源來探測在船甲板上存在的水。為此目的的一個中子源與中子能夠透入某些障礙物的典型優(yōu)點有關(guān)。例如，通過本發(fā)明有可能穿過甲板板估計水的量。由此能監(jiān)視在船甲板上是否有水和有多少水，而不必例如修改或開孔甲板板或其部分并且不必把設(shè)備布置在甲板上方，在該處設(shè)備會暴露于氣候的影響。
一種快中子源發(fā)射快/高能中子，即具有高動能的中子。本發(fā)明有利地使用已知的發(fā)現(xiàn)原子核(并且特別是氫)在碰撞時減速中子，這種碰撞一般稱作“彈性散射/碰撞”(借此對于碰撞的中子，減小速度和改變方向)。本發(fā)明使用一種探測較慢/低能中子，所謂熱中子，的探測器裝置。在中子已經(jīng)被足夠地減速之后，它可以由探測器裝置探測。
根據(jù)一個優(yōu)選實施例，設(shè)備包括通過把在已知環(huán)境中的熱中子的強度記錄為一個校準值來校準設(shè)備的另外裝置。例如當甲板已經(jīng)涂漆或者與定期控制有關(guān)時，可以進行這種校準。
本發(fā)明的另外一個目的在于，提供一種用來探測在船甲板上的水的出現(xiàn)的設(shè)備，其中連續(xù)地和/或甚至在少量水的情況下實現(xiàn)探測，借此能迅速地探測在船甲板上甲板涌浪的出現(xiàn)，如果有的話。
這按照一個優(yōu)選實施例實現(xiàn)，其中根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還包括一個慢化器，該慢化器布置在船甲板的表面的下面，并且在碰撞時減速和反射中子。
減速中子的過程一般稱作“慢化”(moderation)，并且一種對應(yīng)的物理裝置稱作“慢化器”。最經(jīng)常的是，為了使中子被探測到，中子必須與氫原子碰撞幾次。已知一種探測設(shè)備裝有一個慢化器、一定量的氫或一種慢化器材料，以實現(xiàn)增大的靈敏度，其中慢化器通過彈性散射/碰撞減速和反射/散射中子，并且這樣布置，一定量的進入中子撞擊探測器和要探測的氫而被反射。概括地說，另外量的氫/慢化器材料起一個也減速中子的(部分)中子反射器的作用，這意味著將探測增加量的減速/熱中子。這常常也稱作中子“反向散射體”(back-scatter)。
根據(jù)又一個實施例，該設(shè)備還包括·一個光發(fā)射單元，在與熱中子有核作用/反應(yīng)時發(fā)射光；·一個光記錄單元，在記錄光的閃爍時發(fā)射一個電脈沖/一個電信號；其中慢化器是一個提供在光發(fā)射單元與光記錄單元之間的光傳導單元。
由此實現(xiàn)一種改進靈敏度的水探測器，光傳導單元提供光從光發(fā)射單元到光記錄單元的傳導/集中，這進一步改進效率/靈敏度，借此導致光閃爍的所述有核作用將以大大改進的可靠性由光記錄單元記錄。
因而，光傳導單元起雙重功能的作用，除傳導/集中光之外，它也提供一種慢化效應(yīng)，因為它包含用來實現(xiàn)以上提到的反向散射體效應(yīng)的氫/慢化器材料。光傳導單元的這種雙重功能具有進一步的效果根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備能以緊湊的方式構(gòu)造。
改進的靈敏度意味著使用的中子源不必如此強大，以致于它構(gòu)成健康危害，結(jié)果是對用于操作者的防護設(shè)備的需求或其笨拙的操縱；而同時仍能穿過甲板板提供可靠的探測，即具有對甲板板的改變、開孔或任何其它變化。況且，由于增大的靈敏度和輔助慢化器的進一步效果，與否則已經(jīng)可能的相比，探測到更少量的氫和因此更少的水量，因為否則難以探測到含氫材料/水的較少出現(xiàn)，這歸因于為了熱能慢化和因此可由探測器裝置探測到中子必須實現(xiàn)六至八次碰撞的事實。
例如，光發(fā)射單元可以是一個閃爍器，并且光記錄單元可以是一個光電倍增器(PM)?？蛇x擇的是，光記錄單元可以是一個光電二極管。
特別便利的是，源基本上布置在與光發(fā)射單元相鄰的所述慢化器的表面的中心附近或在其中/周圍。這種布置對于實現(xiàn)進一步增強的靈敏度的效果已經(jīng)證明是有利的，因為大量中子被反射和慢化并因此被探測到。
也特別便利的是，光發(fā)射單元基本上配置有一個與光發(fā)射單元相鄰的表面和配置有一個與光記錄單元的一個探測表面鄰接的較小表面。由此光發(fā)射單元的一個較大表面能光學耦合到光記錄單元的一個較小探測表面上，這產(chǎn)生在經(jīng)濟性方面的優(yōu)點，這樣的光記錄單元的成本較高并且主要取決于記錄面積。
例如，光傳導單元可以基本上構(gòu)造成具有切去頂部的圓錐(即，通過穿過圓錐的中心線的截面，兩維看到的梯形)。
當設(shè)備的光傳導單元構(gòu)造成基本上與一個探測表面相垂直地把發(fā)射光從所述光發(fā)射單元引導到光記錄單元時，實現(xiàn)一個特別便利的實施例，因為由此容易地提供一種探測設(shè)備，該探測設(shè)備具有與要探測的水位于其上的甲板板基本上相垂直的較大展開區(qū)域。由此實現(xiàn)一種便利的構(gòu)造，特別是如果希望根據(jù)本發(fā)明的探測設(shè)備主要在深度方向上操作。
根據(jù)一個可選擇實施例，光傳導單元構(gòu)造成基本上與設(shè)備的一個探測表面相平行地把發(fā)射光從光發(fā)射單元引導到光記錄單元。以這種方式，容易地提供一種探測設(shè)備，該探測設(shè)備具有與其中要探測水的物體的探測表面基本上相平行的較大展開區(qū)域。通俗地講，探測設(shè)備的長度大于高度。由此實現(xiàn)一個特別便利的實施例，特別是如果希望探測設(shè)備較扁平，例如如果它安裝在甲板板的下側(cè)并且如果希望它在甲板下面不會突出太遠。
根據(jù)設(shè)備的又一個優(yōu)選實施例，它還包括一個連接到探測器裝置上的電路，其中該電路構(gòu)造成產(chǎn)生一個代表估計水量的信號，其中該產(chǎn)生基于來自光記錄單元的電信號進行。
本發(fā)明還涉及一種方法，該方法探測在船甲板上的水并且包括如下步驟·從一個中子源發(fā)射高能中子，該中子源位于船甲板的表面下面；和·借助于一個探測器裝置探測熱中子，該探測器裝置位于船甲板的表面下面。
根據(jù)該方法的一個實施例，在已知環(huán)境下的熱中子的強度被記錄為一個校準值。特別是在設(shè)備的安裝期間進行這種校準。
根據(jù)又一個實施例，該方法還包括一個借助于一個慢化器在碰撞時減速和反射中子的步驟，該慢化器布置在船甲板的表面下面。
根據(jù)再一個實施例，該方法包括·在與熱中子有核作用/反應(yīng)時，從一個光發(fā)射單元發(fā)射光；·在記錄光的閃爍時，由一個光記錄單元發(fā)射一個電脈沖/一個電信號；及·由布置在光發(fā)射單元與光記錄單元之間的一個光傳導單元把光從所述光發(fā)射單元傳導到光記錄單元，其中慢化器是光傳導單元。
選擇地，光傳導單元構(gòu)造成基本上與一個探測表面相垂直地把發(fā)射光從所述光發(fā)射單元引導到光記錄單元?？蛇x擇的是，光傳導單元可以構(gòu)造成基本上與一個探測表面相平行地把發(fā)射光從光發(fā)射單元引導到光記錄單元。
根據(jù)又一個優(yōu)選實施例，該方法還包括在一個連接到所述探測器裝置上的電路中產(chǎn)生一個代表估計水量的信號，其中所述產(chǎn)生基于來自光記錄單元的電信號進行。
根據(jù)本發(fā)明的方法和其實施例與根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和其實施例相對應(yīng)，并且由于相同的原因具有相同的效果。


在下面將參照表示本發(fā)明典型實施例的附圖，更詳細地解釋本發(fā)明，并且其中圖1表明根據(jù)本發(fā)明的、布置在船甲板的表面下面的一種設(shè)備，并且其中水的出現(xiàn)可能呈現(xiàn)在船甲板的甲板板(deck plate)上；圖2a示意表示根據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)備的一個實施例；圖2b示意表示根據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)備的一個第二實施例；圖2c示意表示根據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)備的一個第三實施例；及圖3示意表示從上方看到的、具有貨物、船橋及根據(jù)本發(fā)明的多種設(shè)備的布置的船舶。
具體實施例方式
圖1表明根據(jù)本發(fā)明的、布置在船甲板的表面下面的一種設(shè)備，其中水的出現(xiàn)可能呈現(xiàn)在船甲板的甲板板(110)上。該圖表示一塊甲板板(110)，在該處要探測的水位于船甲板的甲板板(110)上方，并且其中一個用來探測位于般甲板上的水(101)的探測設(shè)備(100)布置在船甲板的表面下面。探測設(shè)備(100)布置在船甲板的表面下面，因此它不暴露于諸如風、雨、雹等之類的氣候條件。探測設(shè)備(100)包括一個探測熱中子的探測器裝置(102)、和一個發(fā)射快/高能中子(111)的中子源(103)。在圖中，探測設(shè)備(100)表示成這樣布置在甲板板(110)下面；當然，還有一種選擇是，把探測設(shè)備(100)這樣布置在甲板板中的凹坑中，從而盡可能少地從甲板板(110)的下表面突出。情況是整個探測設(shè)備(100)布置在船甲板的上表面下面。
由源(103)發(fā)射的中子(111)基本上在所有方向上前進，并且這些中子的一些將與在船甲板上是如果有的水(101)的成分的氫相碰撞，借此中子將改變方向并失去速度。中子的一部分將向用于熱中子探測的控制器裝置(102)反射，并且當它們已經(jīng)碰撞足夠的次數(shù)時，它們將是熱的(即，一般具有約近似0.025eV的動能)，借此探測器將記錄它們，并且能探測水(101)的量。一些中子將在其它方向上繼續(xù)，并且/或者被吸收。一般中子必須與氫原子碰撞平均約6至8次，以擁有探測器能夠探測到的能量(中子必須下降約六至八個能量級值)。
如果探測器設(shè)備包括一個慢化器(moderator)(未表示)，則該慢化器提供這樣的效果與其中只有水(101)主要存在用來減小中子動能的情形相比，將探測到具有適當能量的大量中子。由此提高探測設(shè)備(100)的靈敏度。
圖2a示意表明根據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)備(100)的一個實施例。在該圖中，表示的一種探測設(shè)備(100)包括一個中子源(103)和一種中子減速和反射材料(104′)，即包括例如氫的一種慢化器材料。探測設(shè)備(100)具有一個探測表面(109)，探測表面(109)打算在一個方向上面向一種物體(101)，這里是要探測的任何水的出現(xiàn)。就是說，探測設(shè)備(100)的探測表面(109)能布置成鄰接例如船甲板的甲板板(110)的下表面。
況且，探測設(shè)備(100)還包括熱中子的一個探測器(102a，102b)，根據(jù)本發(fā)明的該探測器包括一個光發(fā)射單元(102b)和一個光記錄單元(102a)，其中光記錄單元(102a)連接到一個電路(105)上。光發(fā)射單元(102b)在與熱中子有核作用/反應(yīng)的情況下發(fā)射光，而光記錄單元(102a)在光閃爍的記錄時發(fā)射一個電脈沖/一個電信號(106)，其中發(fā)射的電脈沖/發(fā)射的電信號接收在用于以后整理、處理等的電路(105)中。電路(105)可以另外包含如下面描述的那樣用來校準設(shè)備的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，慢化器材料是一個光傳導單元或一種光傳導材料(104′)。以這種方式，光傳導單元(104′)提供一種雙重功能，因為如上所述，除把來自光發(fā)射單元(102b)的光傳導/集中到光記錄單元(102a)的探測表面(107)之外，它也提供一種慢化效果，因為它包含用來實現(xiàn)以上提到的反向散射體效果的氫/慢化器材料。光傳導/集中效應(yīng)改進效率/靈敏度，因為導致光閃爍的核作用將以大大改進的可靠性由光記錄單元(102a)記錄，借此可以探測更少量的氫，而中子源的強度不必增大。
光從光發(fā)射單元(102b)到光記錄單元(102a)的運動在圖中由虛線箭頭示意給出。
況且，光傳導單元/慢化器(104′)的雙重功能使探測設(shè)備(100)構(gòu)造得緊湊，或者至少不大于已經(jīng)包括用來實現(xiàn)中子反向散射體的一個輔助慢化器的解決方案。
在表示的實施例中，光傳導單元(104′)基本上配置有一個與光發(fā)射單元(102b)鄰接的表面，并且具有一個與光記錄單元(102a)的一個探測表面(107)鄰接的較小表面。由此光發(fā)射單元(102b)的一個較大表面能通過光記錄單元(102a)光學耦合到一個較小探測表面(107)上，這帶來經(jīng)濟上的優(yōu)點，因為這樣的光記錄單元(102a)的成本較高并且主要取決于記錄面積。例如，光傳導單元可以基本上構(gòu)造成圓錐，其中頂部被切去(即，通過穿過圓錐的中心線的截面，兩維看到的梯形)。
光傳導單元/光傳導材料(104′)可以是例如一個包括氫和/或其它慢化器材料的光導管(英國術(shù)語)。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，光傳導單元/光傳導材料(104′)是有機玻璃。
優(yōu)選地中子源(103)被包括/嵌在慢化器(104′)中，并且基本上在與光發(fā)射單元(102b)相鄰的慢化器(104′)的表面的周圍或?qū)χ械夭贾?。這種布置已經(jīng)證明是有利的，因為實現(xiàn)進一步提高的靈敏度，因為大量中子將被反射和減速并因此被探測到。
根據(jù)一個實施例，光發(fā)射單元(102b)是一個閃爍器，該閃爍器是一種已知的標準單元，該標準單元記錄核作用并且當例如熱中子撞擊閃爍器(102b)時發(fā)射光閃爍。在實際中，釋放光子。閃爍器(102b)的一個例子是富集鋰同位素Li-6的玻璃。
根據(jù)一個實施例，光記錄單元(102a)是一個光電倍增器，該光電倍增器也是一種已知的標準單元，該標準單元記錄甚至非常弱的光閃爍并且基于一次或多次這種閃爍產(chǎn)生一個電脈沖。可選擇的是，光記錄單元(102a)是一個光電二極管。
電路(105)從光記錄單元/光電倍增器(102a)接收電脈沖/信號，并因而能夠依據(jù)當前使用記錄和/或處理這些信號，例如用來估計水(101)的出現(xiàn)或用于其它用途。例如，來自電路(105)的一個或多個電輸出信號(108)能用于表示估計量和/或其它功能的顯示器/儀表(未表示)。
況且，探測設(shè)備(100)可以包括其它類型的光傳導材料(104′)(可選擇地無氫材料，如玻璃)。其它類型的光傳導材料可以具有中子慢化效應(yīng)；然而，這不要求，除非探測設(shè)備能夠探測少量水是基本的。
優(yōu)選的是，光記錄單元/光電倍增器(102a)和光導管(104)在光記錄單元/光電倍增器(102a)的探測表面(107)處彼此相撞/對著，在其之間有一種光學適應(yīng)材料，例如硅脂、透明硅密封化合物等，以保證在過渡處的最低可能的光學損失。
中子源(103)可以是例如一種同位素基(isotope-based)中子源。
可選擇的是，中子源(103)也可以布置在除光導管(104′)的中心中/周圍之外的其它地方。
電路(105)可以供應(yīng)多種功能，并且依據(jù)本發(fā)明的相關(guān)使用具有多種構(gòu)造。例如，一種簡單的電路只需要在一個時間段內(nèi)記錄來自光電倍增器/光記錄單元(102a)的電脈沖的數(shù)量，以便能夠以簡單方式估計氫/水的量?？蛇x擇的是，可以使用更高級的電路。
此外，設(shè)備(100)可以包括一個這樣布置的材料盤、板、元件等(未表示)，從而中子源(103)位于其與探測表面(109)之間。所述盤、板、元件等必須是擁有善于反射中子而沒有能量的顯著損失的一種材料的，例如鐵或鉬。況且，設(shè)備(100)可以包括一個布置成包圍中子源(103)的環(huán)、管、圓筒等，借此除去如果有的γ輻射，否則γ輻射在與光發(fā)射單元(102b)反應(yīng)時可能提供虛假指示。這種環(huán)、管、圓筒等否則與光發(fā)射單元(102b)反應(yīng)時可能給出虛假指示。這種環(huán)、管、圓筒等具體地必須是具有吸收γ輻射的性質(zhì)的一種材料的，例如鉛或鎢。
圖2b示意表明根據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)備的一個可選擇實施例。該圖表示根據(jù)本發(fā)明的一種探測設(shè)備(100)，該探測設(shè)備(100)包括表示在圖2a中并聯(lián)系其解釋的相同元件/單元，但這些元件/單元布置和選擇性地構(gòu)造成不同的。更明確地說，組合的慢化器和光傳導單元(104″)這樣構(gòu)造，它基本與探測設(shè)備(100)的探測表面(109)相平行地把光引導到光記錄單元(102a)(與在圖2a中表示的實施例相反，在圖2a中，基本與探測表面(109)相垂直地引導光)，這能夠?qū)崿F(xiàn)探測設(shè)備(100)的更細長構(gòu)造。光傳導單元(104″)可以例如，如在圖中指示的那樣，構(gòu)造有諸如三角形之類的兩維輪廓，其中從光發(fā)射單元(102)進來的光基本上相對于進入方向被垂直地反射，即基本上與探測表面(109)相平行。
可選擇的是，光傳導單元(104″)可以是相對于主入射方向把光傾斜/旋轉(zhuǎn)/反射向一旁的一束光學纖維/光纜，即基本上與探測表面(109)相平行。
光從光發(fā)射單元(102b)到光記錄單元(102a)的運動在圖中用虛線箭頭示意地表示。
在表示的實施例中，光傳導單元(104″)基本上配置有一個與光發(fā)射單元(102b)鄰接的表面，并且具有與光記錄單元(102a)的一個探測表面(107)相鄰的一個較小表面。
由此，實現(xiàn)一種細長構(gòu)造，這種構(gòu)造在希望提供較扁平探測設(shè)備(100)的情況下特別便利，例如如果它安裝在甲板板(110)的下側(cè)上，并且希望它從甲板板向下突出得不太遠。
圖2c示意表明根據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)備的一個可選擇實施例。表示的實施例與在圖2a中表示的實施例相對應(yīng)，然而中子源(103)的位置被改變。在表示的實施例中，進一步向慢化器(104′)的中心構(gòu)造中子源(103)，即不在與光發(fā)射單元(102b)相鄰接的慢化器(104′)的表面中?？蛇x擇的是，中子源(103)能布置得例如在慢化器(104′)的側(cè)面之一的方向上更遠。
在只使用一個探測設(shè)備的情況下，明顯的選擇是把它布置在前甲板處；然而，在探測在船甲板(200)上的水的情況下，當然有可能使用幾個探測設(shè)備(100)，其每一個布置在船甲板的上表面的下面，借助于幾個設(shè)備跨過船甲板(200)分布在幾個地方處。圖3示意表示從上方看到的、具有帶有貨物(210)的船甲板(200)、船橋(220)及根據(jù)本發(fā)明的多個設(shè)備(100)的船的一個例子。圖3表示兩個探測設(shè)備；然而，將理解，依據(jù)例如船的尺寸和類型、出現(xiàn)甲板涌浪的以前經(jīng)驗等，有可能使用任何希望數(shù)量的探測設(shè)備。然而，一般探測設(shè)備布置在船甲板的最前面。
根據(jù)本發(fā)明的探測設(shè)備優(yōu)選地配置有通過把在已知環(huán)境中的熱中子的強度記錄為一個校準值來校準設(shè)備的裝置(105)，該校準值存儲在一個用于以后檢索的適當存儲器單元中，以便用來與探測值相比較。這個校準值能從估計水材料的量的信號導出，以便由此能夠?qū)崿F(xiàn)從在船甲板上的水導出的氫量的更精確估計。這些裝置可以包括例如在探測設(shè)備上的按鈕，其中當船的貨物被裝船時可以啟動這個按鈕，由此考慮到任何誤差源。這樣的誤差源，如果有的話，可能是在貨物中散裝的含氫材料、在探測設(shè)備附近的放射性材料。而且，當甲板板基本上沒有水、雪及冰，對于用于這種狀態(tài)的校準值被記錄以用于在水出現(xiàn)情況下的含氫材料的量的計算時，應(yīng)小心地進行校準。當設(shè)備安裝時進行校準特別有利。
一般地，根據(jù)本發(fā)明的探測設(shè)備將配置有一個殼體(在圖中未表示)。這個殼體能便利地這樣構(gòu)造，從而它例如通過鐵的使用具有中子反射效應(yīng)。當然，這與其它較輕的材料相比添加增大的重量。然而，由于安裝在船甲板下側(cè)上的設(shè)備的增加重量的重要性不顯著，所以鐵因而能被便利地使用，具有鐵提供的優(yōu)點。
下面，將解釋探測設(shè)備如何用于記錄在船甲板上的水量。當在甲板上沒有水時，探測設(shè)備將具有基本上是來自中子源的γ輻射結(jié)果的讀數(shù)。因而，這個讀數(shù)將是常數(shù)。甲板涌浪，即來自船甲板的浸沒的水，例如當在巨浪中行駛時，將顯示為具有較高讀數(shù)的較短持續(xù)時間段。沉積在甲板上的、如果有的冰或雪也將被探測到，并且顯示為隨冰/雪層的厚度增大的讀數(shù)，而否則是常數(shù)。因此，在冰層頂部上的甲板涌浪可能被探測為一個給定值的探測，該給定值不會低于一個增大值，但是在相當短的時段內(nèi)，相對于該增大值增大。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，設(shè)備能夠探測冰，并且能夠探測在高達至少80mm的冰或雪層的頂部上的甲板涌浪。
敘述的是，有限厚度的甲板鋼板基本上不吸收中子，并因此設(shè)備能夠穿過船甲板探測水。應(yīng)該指出，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法不限于與甲板鋼板相關(guān)的使用；而是它可以適用于與其它甲板材料，例如玻璃纖維增強聚酯或其它，有關(guān)的用途。然而，在玻璃纖維增強聚酯中的氫含量將降低探測設(shè)備的靈敏度。
探測設(shè)備的電路需要作中子源衰變方面的校正，這是眾所周知的并且很簡單。如果使用例如锎源，則期望以適當?shù)拈g隔例如每四年更換。包含放射源的設(shè)備在大多數(shù)國家法律下受到定期控制，例如以兩年為間隔，中子源更換能與這樣的定期控制相結(jié)合。況且，對于探測設(shè)備的電子操作能進行完全校正，借此探測設(shè)備的讀數(shù)會變得非?？煽?。
術(shù)語“甲板板”打算表示這樣的板，該板把船甲板即位于船甲板上方的面，與位于船甲板下面的面例如貨物保持或中間甲板相分離。術(shù)語“船甲板的上表面”打算指示甲板板的面向上表面，而術(shù)語“在船甲板上”要理解成與“在甲板的上表面上方”意思同義。在船甲板的表面下面發(fā)現(xiàn)的東西要理解成它被包含在甲板板的上表面的下面，即不穿過甲板板向上突出，而是相反，都在甲板板下面，或者選擇性地位于部分嵌在甲板板中，例如在甲板板的面向上表面的凹坑中。隱含的是，術(shù)語“水”覆蓋“淡水”和“海水”，并且在船甲板上水存在的探測與水是淡水還是海水無關(guān)，并且與在水中如果有的污染物無關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種用來探測在船甲板(110)上的水的設(shè)備(100)，其特征在于，該設(shè)備包括·一個中子源(103)，位于船甲板(110)的表面下面，并且發(fā)射快/高能中子(111)；和·一個探測器裝置(102，102a，102b)，位于船甲板(110)的表面下面，并且探測熱中子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，其特征在于，該設(shè)備還包括通過把在已知環(huán)境中的熱中子的強度記錄為一個校準值來校準設(shè)備的裝置(108)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備(100)，其特征在于，該設(shè)備還包括一個慢化器(104′，104″)，該慢化器布置在船甲板(110)的表面的下面，并且在碰撞時減速和反射中子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的設(shè)備(100)，其特征在于，該設(shè)備還包括·一個光發(fā)射單元(102b)，在與熱中子有核作用/反應(yīng)時發(fā)射光；·一個光記錄單元(102a)，在記錄光的閃爍時發(fā)射一個電脈沖/一個電信號(106)；其中，慢化器(104′；104″)是一個提供在光發(fā)射單元與光記錄單元之間的光傳導單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備(100)，其特征在于，光傳導單元(104″)構(gòu)造成用于實質(zhì)上與一個探測表面(109)相垂直地把發(fā)射光從所述光發(fā)射單元(102b)引導到光記錄單元(102a)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備(100)，其特征在于，光傳導單元(104″)構(gòu)造成用于實質(zhì)上與一個探測表面(109)相平行地把發(fā)射光從光發(fā)射單元(102b)引導到光記錄單元(102a)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的設(shè)備(100)，其特征在于，該設(shè)備還包括一個連接到探測器裝置(102；102a)上的電路(105)，該電路(105)構(gòu)造成用于產(chǎn)生一個代表估計水量的信號(108)，其中該產(chǎn)生基于來自光記錄單元(102a)的電信號(106)進行。
8.一種探測在船甲板(110)上的水的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟·從一個中子源(103)發(fā)射高能中子(111)，該中子源位于船甲板(110)的表面下面；和·借助于一個探測器裝置(102；102a；102b)探測熱中子，該探測器裝置位于船甲板(110)的表面下面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在已知環(huán)境下的熱中子的強度被記錄為一個校準值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，該方法還包括一個借助于一個慢化器(104′；104″)在碰撞時減速和反射中子的步驟，該慢化器布置在船甲板(110)的表面下面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法包括·在與熱中子有核作用/反應(yīng)時，從一個光發(fā)射單元(102b)發(fā)射光；·在記錄光的閃爍時，由一個光記錄單元(102a)發(fā)射一個電脈沖/一個電信號(106)；及·由布置在光發(fā)射單元(102b)與光記錄單元(102a)之間的一個光傳導單元(104″)把光從所述光發(fā)射單元(102b)傳導到光記錄單元(102a)，其中慢化器(104′；104″)是光傳導單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，光傳導單元(104″)構(gòu)造成用于實質(zhì)上與一個探測表面(109)相垂直地把發(fā)射光從所述光發(fā)射單元(102b)引導到光記錄單元(102a)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，光傳導單元(104″)構(gòu)造成用于實質(zhì)上與一個探測表面(109)相平行地把發(fā)射光從光發(fā)射單元(102b)引導到光記錄單元(102a)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13任一項所述的方法，其特征在于，該方法還包括在一個連接到所述探測器裝置(102；102a)上的電路(105)中產(chǎn)生一個代表估計水量的信號(108)，其中所述產(chǎn)生基于來自光記錄單元(102a)的電信號(106)進行。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的、用來探測位于船甲板上的水的設(shè)備的使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來探測在船甲板上的含氫材料的設(shè)備，該設(shè)備包括一個中子源(103)，位于船甲板(110)的表面下面，并且發(fā)射快/高能中子；和一個探測器裝置，位于船甲板的表面下面，并且探測熱中子。本發(fā)明還涉及一種用來探測在船甲板上的含氫材料的對應(yīng)方法。由此提供用來探測在船甲板上的水的出現(xiàn)的一種設(shè)備和一種方法，其中特別是當行駛在惡劣氣候條件下時這些出現(xiàn)發(fā)生。該設(shè)備位于船甲板下面，它因此不暴露于歸因于惡劣氣候條件的磨損。
文檔編號G01N23/204GK1761872SQ200480006950
公開日2006年4月19日 申請日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月14日
發(fā)明者尼爾斯·H·派德爾森, 柯杰爾德·蒂特曼 申請人:力技術(shù), 靈索船舶公司