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Title:
MEASURING DEVICE, USE OF A MEASURING DEVICE, AND METHOD FOR DETERMINING A FILLING LEVEL OR A DENSITY OF A MEDIUM BY MEANS OF SECONDARY COSMIC RADIATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/035451
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a measuring device (10) which is designed to determine a filling level and/or a density of a medium (101), said measuring device comprising a direction-selective detector (12) which is configured to detect particles of secondary cosmic radiation after at least partial passage through the medium (101) and to determine a detector count rate (200) correlating with a flow rate of the particles of secondary cosmic radiation at the location of the measuring device (10). Furthermore, the measuring device comprises an evaluation unit (14) which is configured, based on the detector count rate (200) determined by the detector (12) and based on measurement data related to at least one influence on the flow rate of the particles of secondary cosmic radiation at the location of the measuring device (10), to determine a count rate (202) corrected to the at least one influence and to determine the filling level and/or the density of the medium (101) on the basis of the corrected count rate (202).

Inventors:
DIETERLE LEVIN (DE)
Application Number:
EP2019/071600
Publication Date:
February 20, 2020
Filing Date:
August 12, 2019
Export Citation:
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Assignee:
GRIESHABER VEGA KG (DE)
International Classes:
G01F23/288; G01C13/00; G01F25/00; G01N9/24; G06T15/00
Foreign References:
US20110035151A12011-02-10
US5218202A1993-06-08
US20160170072A12016-06-16
US20150287237A12015-10-08
EP18189574A2018-08-17
Other References:
S. PROCUREUR: "Muon imaging: Principles, technologies and applications", NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH. SECTION A, vol. 878, 7 September 2017 (2017-09-07), NL, pages 169 - 179, XP055515432, ISSN: 0168-9002, DOI: 10.1016/j.nima.2017.08.004
G. SARACINO ET AL: "Imaging of underground cavities with cosmic-ray muons from observations at Mt. Echia (Naples)", SCIENTIFIC REPORTS, vol. 7, no. 1, 26 April 2017 (2017-04-26), XP055497177, DOI: 10.1038/s41598-017-01277-3
HARUO MIYADERA ET AL: "Imaging Fukushima Daiichi reactors with muons", AIP ADVANCES, vol. 3, no. 5, 24 May 2013 (2013-05-24), 2 Huntington Quadrangle, Melville, NY 11747, pages 052133, XP055560129, ISSN: 2158-3226, DOI: 10.1063/1.4808210
T. KUWABARA ET AL: "Real-time cosmic ray monitoring system for space weather : COSMIC RAY MONITORING SYSTEM", SPACE WEATHER, vol. 4, no. 8, 1 August 2006 (2006-08-01), US, pages n/a - n/a, XP055591063, ISSN: 1542-7390, DOI: 10.1029/2005SW000204
WILLIAM S.L. BANKS ET AL: "Scientific Investigations Report 2011-5223 Maryland Department of Natural Resources Collection, Processing, and Interpretation of Ground- Penetrating Radar Data to Determine Sediment Thickness at Selected Locations in Deep Creek Lake", 2011, XP055516957, Retrieved from the Internet [retrieved on 20181018]
STEVEN K SANDO ET AL: "DETERMINATION OF SEDIMENT THICKNESS AND VOLUME IN LAKE BYRON, SOUTH DAKOTA, USING CONTINUOUS SEISMIC-REFLECTION METHODS, MAY 1992", 1994, XP055516941, Retrieved from the Internet [retrieved on 20181018]
Attorney, Agent or Firm:
MAIWALD PATENTANWALTS- UND RECHTSANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Messvorrichtung (10), eingerichtet zur Bestimmung eines Füllstandes und/oder einer Dichte eines Mediums (101), die Messvorrichtung (10) aufweisend: einen richtungsselektiven Detektor (12), welcher dazu eingerichtet ist,

Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung nach zumindest teilweisem Durchtritt durch das Medium (101) zu detektieren und eine mit einer Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung am Ort der Messvorrichtung (10) korrelierende Detektorzählrate (200) zu ermitteln; und

eine Aus Werteeinheit (14), die dazu eingerichtet ist:

- basierend auf der von dem Detektor (12) ermittelten Detektorzählrate (200) und basierend auf Messdaten, welche mit wenigstens einem Einfluss auf die

Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung am Ort der Messvorrichtung (10) in Zusammenhang stehen, eine auf den wenigstens einen Einfluss korrigierte Zählrate (202) zu ermitteln; und

- basierend auf der korrigierten Zählrate (202) den Füllstand und/oder die Dichte des Mediums (101) zu bestimmen.

2. Messvorrichtung (10) nach Anspruch 1,

wobei die Messvorrichtung (10) einen einzigen Detektor (12) zur Detektion der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung aufweist.

3. Messvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche,

wobei der Detektor (12) dazu eingerichtet ist, Myonen der sekundären kosmischen Strahlung zu detektieren; und/oder

wobei der Detektor (12) dazu eingerichtet ist, eine mit einer Flussrate von sekundären kosmischen Myonen korrelierende Detektorzählrate (200) zu ermitteln.

4. Messvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Messdaten wenigstens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wetterdaten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters der Erdatmosphäre, Luftdruckdaten eines erdatmosphärischen Luftdrucks, Temperaturdaten zur

Beschreibung einer Temperatur der Erdatmosphäre, Wetterdaten zur Beschreibung einer effektiven Temperatur der Erdatmosphäre, Wetterdaten zur Beschreibung einer Höhe und einer Temperatur einer Referenzschicht der Erdatmosphäre,

Weltraumwetterdaten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters des

Weltraumwetters, Sonnendaten zur Beschreibung der Sonnenaktivität, Sonnendaten zur Beschreibung einer Intensität des Sonnenwinds, Satellitendaten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters des Weltraumwetters, Kalenderdaten zur Beschreibung eines Zeitpunktes innerhalb eines Sonnenzyklus, geographische Daten zur

Beschreibung geographischer Koordinaten des Orts der Messvorrichtung, magnetosphärische Daten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters der Magnetosphäre der Erde, und Messdaten wenigstens eines entfernt von der

Messvorrichtung angeordneten Detektors zur Detektion von Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung umfassen.

5. Messvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche,

wobei die Messdaten Luftdruckdaten eines erdatmosphärischen Luftdrucks am Ort der Messvorrichtung (10) umfassen; und/oder

wobei der wenigstens eine Einfluss eine Abschirmung der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung durch die Erdatmosphäre, insbesondere durch bodennahe Schichten der Erdatmosphäre, umfasst.

6. Messvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner aufweisend:

einen Drucksensor (16), welcher mit der Auswerteeinheit (14) gekoppelt ist und welcher dazu eingerichtet ist, Luftdruckdaten des erdatmosphärischen

Luftdrucks zu ermitteln; und

wobei die Messdaten die mit dem Drucksensor (16) ermittelten

Luftdruckdaten umfassen.

7. Messvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche

wobei der Detektor (12) wenigstens zwei separate Szintillationszähler (l2a, l2b) aufweist; und

wobei der Detektor (12) dazu eingerichtet ist, die Detektorzählrate (200) basierend auf einer Koinzidenz von Messereignissen in den wenigstens zwei

Szintillationszählern (l2a, l2b) zu ermitteln.

8. Messvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche,

wobei die Auswerteeinheit (14) mindestens eine Diskriminatoreinheit (430), mindestens eine Koinzidenzeinheit (440), mindestens eine Ereigniszähleinheit (450) und mindestens eine Auswerteelektronik (460) aufweist.

9. Messvorrichtung (10) nach Anspruch 8 ,

wobei die Diskriminatoreinheit (430) dazu eingerichtet ist, die von der Detektor (12) detektierten Nutzsignale von Störsignalen abzutrennen.

10. Messvorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9,

wobei die Koinzidenzeinheit (440) dazu eingerichtet ist, die koinzidenten Ereignisse eines Myonen-Einfalls auf den ersten und zweiten Szintillationszähler (l2a, l2b) zu detektieren.

11. Messvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10,

wobei die Ereigniszähleinheit (450) dazu eingerichtet ist, innerhalb eines einstellbaren Zeitintervalls, die Anzahl koinzidenter Ereignisse des richtungsselektiven Detektors (12) zu zählen und so eine Detektorzählrate (200) zu bestimmen.

12. Messvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11,

wobei die Auswerteelektronik (460) dazu eingerichtet ist, die durch die Ereigniszähleinheit (450) ermittelte Detektorzählrate der detektierten koinzidenten Ereignisse auszuwerten und die auf den wenigstens einen Einfluss auf die Flussrate der Myonen am Ort der Messvorrichtung (10) korrigierte Zählrate (202) zu ermitteln.

13. Messvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche,

wobei die Auswerteeinheit (14) dazu eingerichtet ist, die korrigierte Zählrate

(202) basierend auf einem exponentiellen Zusammenhang zwischen der

Detektorzählrate (200) und dem Luftdruck zu ermitteln.

14. Messvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner aufweisend:

einen Zeitgeber (20) zur Ermittlung von Kalenderdaten,

wobei die Messdaten die mit dem Zeitgeber (20) erfassten Kalenderdaten umfassen; und

wobei die Auswerteeinheit (14) dazu eingerichtet ist, die Detektorzählrate (200) basierend auf den Kalenderdaten hinsichtlich eines Einflusses der

Sonnenaktivität auf die Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung am Ort der Messvorrichtung (10) zu korrigieren.

15. Messvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner aufweisend:

ein Kommunikationsmodul (18), welches dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil der Messdaten von wenigstens einer externen Sendestation zu empfangen; wobei die Auswerteeinheit (14) dazu eingerichtet ist, die korrigierte Zählrate (202) basierend auf der Detektorzählrate (200) und basierend auf den über das Kommunikationsmodul (18) empfangenen Messdaten zu ermitteln.

16. Messanordnung (10) nach Anspruch 15 ,

wobei das Kommunikationsmodul (18) dazu eingerichtet ist, Luftdruckdaten eines erdatmosphärischen Luftdrucks am Ort der Messvorrichtung (10) und/oder Wetterdaten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters der Erdatmosphäre, insbesondere einer effektiven atmosphärischen Temperatur, einer Höhe der 100 hPa Isobaren der Erdatmosphäre und/oder einer Temperatur der 100 hPa Isobaren der Erdatmosphäre, zu empfangen. 17. Messvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 15 oder 16,

wobei das Kommunikationsmodul (18) dazu eingerichtet ist,

Weltraumwetterdaten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters des

Weltraumwetters zu empfangen. 18. Messvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 17,

wobei das Kommunikationsmodul (18) dazu eingerichtet ist, Messdaten wenigstens eines entfernt von der Messvorrichtung (10) angeordneten Detektors zur Detektion von Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung zu empfangen. 19. Verwendung einer Messvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden

Ansprüche zur Bestimmung eines Sedimentationsgrades eines Stausees,

wobei die Messvorrichtung (10) insbesondere dazu eingerichtet ist, eine Höhe (H) einer Sedimentationsschicht (701) basierend auf der durch den

richtungsselektiven Detektor (12) bestimmten korrigierten Zählrate (202) zu ermitteln.

20. Verwendung einer Messvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 als Grenzstandmessgerät (10) zur Bestimmung eines Grenzstandes des Mediums (101).

21. Verwendung einer Messvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Bestimmung eines Füllstands und/oder einer Dichte eines Mediums (101) in einem Behälter (102), einem Stausee, einer Schütthalde oder einem Fluss.

22. Verfahren zur Bestimmung eines Füllstandes und/oder einer Dichte eines Mediums (101) mit einer Messvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, das Verfahren aufweisend die folgenden Schritte:

Ermitteln, mit einem richtungsselektiven Detektor (12) der Messvorrichtung (10), einer Detektorzählrate (200), welche mit einer Flussrate von Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung nach zumindest teilweisem Durchtritt durch das Medium (101) korreliert;

Korrigieren, mit einer Auswerteeinheit (14) der Messvorrichtung (10), der Detektorzählrate (200) basierend auf Messdaten, welche mit wenigstens einem Einfluss auf die Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung am Ort der Messvorrichtung (10) in Zusammenhang stehen, unter Ermitteln einer auf den wenigstens einen Einfluss korrigierten Zählrate (202); und

Bestimmen des Füllstandes und/oder der Dichte des Mediums (101) basierend auf der korrigierten Zählrate (202).

Description:
MESSVORRICHTUNG, VERWENDUNG EINER MESSVORRICHTUNG, UND VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG EINES FÜLLSTANDS ODER EINER DICHTE EINES MEDIUMS MITTELS SEKUNDÄRER KOSMISCHER STRAHLUNG

Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der europäischen

Patentanmeldung Nr. 18 189 574.9, eingereicht am 17. August 2018, die in vollem Umfang durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen wird.

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein eine Messvorrichtung zur Bestimmung eines Füllstandes und/oder einer Dichte eines Mediums mittels Detektion von Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung, insbesondere von sekundären kosmischen

Myonen. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen

Messvorrichtung als Grenzstandmessgerät zur Ermittlung eines Grenzstandes des Mediums sowie ein Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes und/oder der Dichte des Mediums mit einer solchen Messvorrichtung.

Hintergrund der Erfindung

Zur Bestimmung eines Füllstandes, eines Grenzstandes und/oder einer Dichte eines Mediums in einem Behälter, werden mitunter radiometrische Messgeräte verwendet, welche eine Intensität radioaktiver Strahlung, die von einer radioaktiven Strahlenquelle (z.B. 60 Co oder 137 Cs) emittiert wird, mit einem Detektor (z.B. einem Szintillationszähler) nach Durchtritt der Strahlung durch den Behälter ermitteln. Aufgrund von Wechselwirkungen der Strahlung mit dem Medium, insbesondere Streuung und Absorption, kann über die gemessene Intensität der Strahlung der Füllstand, das Erreichen eines Grenzstandes und/oder die Dichte des Mediums ermittelt werden.

Derartige radiometrische Messgeräte nehmen in der Regel einen großen Bauraum in Anspruch. Auch eine Installation solcher Messgeräte an einem Messort ist mitunter aufwändig, nicht zuletzt aufgrund von einzuhaltenden Strahlenschutzbestimmungen. Beispielsweise ist zur Abschirmung der radioaktiven Strahlung meist ein Strahlenschutzbehälter vorgesehen, der die Strahlung während des Betriebs nur in Richtung des Detektors austreten lässt. Auch kann ein Justieren des radioaktiven Strahlers relativ zu dem gegenüberliegend angeordneten Detektor mitunter zeitaufwändig sein.

Zusammenfassung der Erfindung Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise, eine im Vergleich zur

radiometrischen Messung, vereinfachte, kostengünstigere und/oder platzsparendere Messvorrichtung zur Füllstandmessung, Grenzstandmessung und/oder Messung einer Dichte eines Mediums. Nachfolgend sind eine Messvorrichtung zur Erfassung eines Füllstandes und/oder einer Dichte eines Mediums, die Verwendung einer solchen Messvorrichtung als Grenzstandmessgerät und ein Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes und/oder der Dichte des Mediums mit einer solchen Messvorrichtung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.

Die nachfolgende Beschreibung betrifft gleichermaßen die Messvorrichtung, die Verwendung der Messvorrichtung als Grenzstandmessgerät sowie das Verfahren. Merkmale und/oder Elemente, welche nachfolgend mit Bezug auf die Messvorrichtung, die Verwendung derselben oder das Verfahren beschrieben sind, gelten gleichermaßen für die Messvorrichtung, die Verwendung derselben und das Verfahren.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Messvorrichtung, etwa eine Füllstandmessvorrichtung, welche zur Bestimmung eines Füllstandes und/oder einer Dichte eines Mediums, insbesondere einer Flüssigkeit und/oder eines

Feststoffes, eingerichtet ist. Die Messvorrichtung weist einen richtungsselektiven und/oder richtungsauflösenden Detektor auf, welcher dazu eingerichtet ist, Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung nach zumindest teilweisem Durchtritt durch das Medium (bzw. eines Behälters mit dem Medium) und/oder teilweisem

Durchqueren des Mediums (bzw. eines Behälters mit dem Medium) zu detektieren und eine mit einer Flussrate der Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung am Ort der Messvorrichtung korrelierende Detektorzählrate zu ermitteln. Die

Messvorrichtung weist ferner eine Auswerteeinheit auf. Die Auswerteeinheit kann etwa eine Auswerteschaltung, eine Steuereinheit und/oder ein Steuergerät

bezeichnen. Die Auswerteeinheit ist dazu eingerichtet, basierend auf der von dem Detektor ermittelten Detektorzählrate und basierend auf Messdaten, welche mit wenigstens einem Einfluss auf die Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung am Ort der Messvorrichtung (und/oder am Ort des Detektors) in

Zusammenhang stehen, den wenigstens einen Einfluss beschreiben und/oder repräsentativ für den wenigstens einen Einfluss sind, eine auf den wenigstens einen Einfluss korrigierte Zählrate zu ermitteln. Ferner ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, basierend auf der korrigierten Zählrate den Füllstand und/oder die Dichte des Mediums zu bestimmen.

Die Erfindung zielt somit darauf ab, den Füllstand und/oder die Dichte des Mediums mittels Detektion von Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung, welche das Medium und/oder einen Behälter mit dem Medium zumindest teilweise durchquert haben, zu ermitteln. Auf eine radioaktive Strahlenquelle, wie sie bei konventionellen radiometrischen Messvorrichtungen verwendet wird, kann daher in vorteilhafter Weise verzichtet werden. Die erfindungsgemäße Messvorrichtung kann daher verhältnismäßig kompakt ausgebildet sein und/oder kosteneffizient produziert werden. Auch kann ein Installationsaufwand für die Messvorrichtung am Messort stark reduziert sein. Auch eine herstellerseitige Zulassung der Messvorrichtung kann erheblich vereinfacht sein, da die erfindungsgemäße Messvorrichtung keine radioaktive Strahlenquelle (z.B. eine 60 Co- oder 137 Cs-Quelle) aufweist. Ferner kann ein Betrieb der Messvorrichtung vereinfacht sein, da Reglementierungen des Strahlenschutzes für den Betrieb unerheblich sind und/oder da keine weiteren Vorkehrungen zum Strahlenschutz erforderlich sind.

Der richtungsselektive Detektor kann einen Akzeptanzwinkel aufweisen, innerhalb dessen Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung detektiert werden. Der

Akzeptanzwinkel kann gleichsam einen Raumwinkel bezeichnen, innerhalb dessen der Detektor Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung detektiert. Zur

Detektion der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung kann der Detektor derart relativ zu dem Medium angeordnet und/oder positioniert sein, dass er zumindest auch Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung detektiert, welche das Medium und/oder den Behälter zumindest teilweise durchquert haben. Mit anderen Worten kann der Detektor derart relativ zu dem Medium angeordnet und/oder positioniert sein, dass das Medium und/oder der Behälter zumindest teilweise in dem

Akzeptanzwinkel des Detektors angeordnet ist. Generell kann der Detektor einen beliebigen Detektor zur Detektion beliebiger Teilchen, etwa Myonen, Elektronen, Positronen, Photonen, Pionen und/oder Neutronen, der sekundären kosmischen Strahlung sein. Beispielsweise kann der Detektor wenigstens einen Szintillationszähler, wenigstens ein Gaszählrohr, wenigstens einen Proportionalzähler, wenigstens einen Flüssigdetektor, wenigstens einen organischen Detektor, wenigstens einen anorganischen Detektor und/oder wenigstens einen beliebigen anderen Detektor aufweisen.

Aufgrund von Wechselwirkungen der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung mit dem Medium, insbesondere elastischer Streuung, inelastischer Streuung, Ionisation, und/oder Absorption, und/oder aufgrund von Zerfallsprozessen der Teilchen bei Durchtritt durch das Medium kann die Detektorzählrate durch das Medium, etwa durch die Masse, das Volumen und/oder die Dichte des Mediums, beeinflusst sein. Somit kann basierend auf der Detektorzählrate der Füllstand und/oder die Dichte des Mediums bestimmt werden.

Die Flussrate von Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung kann etwa eine Anzahl von Teilchen pro Flächeneinheit und pro Zeiteinheit bezeichnen, welche auf den Detektor treffen. Die Flussrate kann gleichsam einen Fluss, eine Intensität und/oder eine Fluenzrate der Teilchen bezeichnen, welche auf den Detektor treffen und/oder mit diesem detektiert werden. Die Detektorzählrate kann eine gemessene Zählrate des Detektors bezeichnen. Die Detektorzählrate kann beispielsweise in Einheiten von Ereignissen bzw. Messereignissen pro Zeiteinheit gegeben sein. In der Messvorrichtung, etwa in einem Datenspeicher der Messvorrichtung, können Softwareinstruktionen gespeichert sein, welche bei deren Ausführung durch die Messvorrichtung, durch einen Prozessor der Messvorrichtung und/oder durch die Auswerteeinheit die Messvorrichtung veranlassen, den Füllstand und/oder die Dichte des Mediums zu bestimmen, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben. Ein solcher Prozessor kann beispielsweise Teil der Auswerteeinheit sein. Die Erfindung kann insbesondere als auf den nachfolgend beschriebenen

Erkenntnissen beruhend angesehen werden. Primäre kosmische Strahlung umfasst galaktische kosmische Strahlung, welche vornehmlich in stellaren Ereignissen, wie etwa einer Supernova, entsteht, sowie solare kosmische Strahlung, welche in Form des Sonnenwindes und/oder durch Eruptionen von der Sonne ausgestoßen wird. Sowohl die galaktische als auch die solare kosmische Strahlung bestehen primär aus Protonen und einem geringen Anteil anderer Ionen oder Kemteilchen, wie etwa He- Kemen oder schwereren Kernen. Trifft die primäre kosmische Strahlung auf die Erdatmosphäre, so entsteht aufgrund von Wechselwirkungen mit den Molekülen und Atomen der Erdatmosphäre und/oder aufgrund von Zerfallsprozessen eine Vielzahl von Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung, unter anderem Elektronen, Positronen, Pionen, Photonen, Myonen, Neutrinos und/oder Neutronen. Da Teilchen der galaktischen kosmischen Strahlung im Vergleich zur solaren kosmischen Strahlung in der Regel wesentlich höhere Energien besitzen, wird die sekundäre kosmische Strahlung in der Erdatmosphäre vornehmlich durch die galaktische kosmische Strahlung erzeugt. Aufgrund konkurrierender Prozesse, insbesondere der Erzeugung sekundärer Teilchen, der Absorption und des Zerfalls eines Teils dieser sekundären Teilchen, nimmt der Fluss und/oder die Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung in der oberen Erdatmosphäre bis zu einer atmosphärischen Tiefe von rund l00g/cm 2 zu (sogenanntes Pfotzer-Maximum), was einer Höhe über dem Erdboden von rund 16 km entspricht (in der US Standard- Atmosphäre). In tiefer liegenden erdatmosphärischen Schichten und/oder in geringerer Höhe über dem Erdboden nimmt der Fluss und/oder die Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung aufgrund des Überwiegens von

Absorption, Streuung und Zerfall der Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung gegenüber deren Erzeugung kontinuierlich bis auf Meeresniveau (rund l000g/cm 2 atmosphärischer Tiefe) ab. Eine am Erdboden detektierte Flussrate von Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung ist somit fundamental durch die Masse der Erdatmosphäre zwischen dem Detektor und dem Entstehungsort der Teilchen innerhalb der Erdatmosphäre beeinflusst. Diese Masse der Erdatmosphäre unterliegt ferner Wettereinflüssen, wie z. B. einer mittleren Temperatur der Erdatmosphäre und/oder einem Luftdruck. Aus diesem Grund variiert eine mit einem Detektor in Bodennähe gemessene Zählrate (bzw. Detektorzählrate) beispielsweise mit dem am Messort bzw. am Ort der Messvorrichtung vorherrschenden Luftdruck.

Erdatmosphärische Einflüsse, wie Temperaturänderungen und/oder

Luftdruckänderungen, können daher die Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung und/oder die Detektorzählrate beeinflussen. Des Weiteren ist ein Fluss primärer kosmischer Strahlung in Erdnähe zeitlichen Schwankungen oder Variationen unterworfen. Diese Schwankungen sind mitunter auf zeitliche Änderungen der Sonnenaktivität zurückzuführen, welche eine

Periodizität von rund elf Jahren aufweist (sogenannter Sonnenzyklus). In Zeiten maximaler Sonnenaktivität ist die Intensität des Sonnenwindes sowie eine räumliche Ausdehnung der Heliosphäre maximal. Aufgrund von Wechselwirkungen der galaktischen kosmischen Strahlung mit der solaren kosmischen Strahlung in der Heliosphäre sowie aufgrund von Einflüssen der solaren kosmischen Strahlung auf das interplanetare Magnetfeld nimmt der Fluss galaktischer kosmischer Strahlung in Erdnähe, und somit auch der auf die Erdatmosphäre treffende Fluss primärer kosmischer Strahlung, mit steigender Sonnenaktivität ab, und umgekehrt. Dies hat zur Folge, dass die Flussraten sekundärer kosmischer Strahlung in der

Erdatmosphäre und am Erdboden einer quasi-periodischen Modulation durch die Sonnenaktivität unterliegen. Allgemein können die Sonnenaktivität, die Intensität des Sonnenwindes sowie die Intensität galaktischer kosmischer Strahlung in Erdnähe als Weltraumwetter bezeichnet werden. Mit anderen Worten unterliegt eine Flussrate von Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung auch Einflüssen des

Weltraumwetters, der Intensität des Sonnenwindes und/oder der Sonnenaktivität.

Auch hat die Intensität des Sonnenwindes und somit die Sonnenaktivität Einfluss auf die Magnetosphäre der Erde, welche niederenergetische Teilchen primärer kosmischer Strahlung in Abhängigkeit der geographischen Position von der Erde abschirmt. Auch ein Zustand der Magnetosphäre, etwa eine räumliche Ausdehnung der Magnetosphäre, beeinflusst somit die Flussrate sekundärer kosmischer Strahlung in Bodennähe. Neben Einflüssen des Sonnenwindes ist die Magnetosphäre auch weiteren Änderungen unterworfen, wie etwa einer Änderung der geographischen Position der Pole des Erdmagnetfeldes und/oder einer Änderung der

Magnetfeldstärke des Erdmagnetfeldes. Auch derartige Einflüsse können die

Flussrate sekundärer kosmischer Strahlung und damit die Detektorzählrate beeinflussen.

Zusammenfassend wird die Flussrate sekundärer kosmischer Strahlung in Bodennähe durch Wetterbedingung auf der Erde, durch erdatmosphärische Bedingungen, durch das Weltraumwetter und/oder durch die Magnetosphäre der Erde beeinflusst.

Entsprechend ist auch eine Messung des Füllstandes und/oder der Dichte eines Mediums basierend auf einer Detektion von Teilchen der sekundären kosmischen

Strahlung solchen Einflüssen unterworfen. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, schlägt die vorliegende Erfindung vor, die Detektorzählrate basierend auf Messdaten, welche mit wenigstens einem Einfluss auf die Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung am Ort der Messvorrichtung in Zusammenhang stehen, zu korrigieren. Zum einen kann dadurch eine Messgenauigkeit bei der Bestimmung des Füllstandes und/oder der Dichte gesteigert werden. Zum anderen kann beispielsweise auf einen Referenzdetektor verzichtet werden, welcher etwa die Flussrate von Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung, welche das Medium nicht durchquert haben, am Ort der Messvorrichtung bestimmt. Damit kann die erfindungsgemäße Messvorrichtung erheblich platzsparender und kostengünstiger ausgestaltet werden.

Der wenigstens eine Einfluss, der mit der Flussrate von Teilchen am Ort der

Messvorrichtung in Zusammenhang steht und der von der Auswerteeinheit basierend auf den Messdaten korrigiert wird, kann somit einen Einfluss bezeichnen, welcher nicht durch das Medium und/oder einen Behälter hervorgerufen ist. Allgemein kann aufgrund der Korrektur der Detektorzählrate auf den wenigstens einen Einfluss auf die Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung am Ort der Messvorrichtung eine verbesserte, kompakte und kostengünstige

Messvorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes und/oder der Dichte bereitgestellt werden. Zur Bestimmung des Füllstandes und/oder der Dichte kann die

Auswerteeinheit etwa dazu eingerichtet sein, den Füllstand und/oder die Dichte basierend auf einer relativen Änderung der korrigierten Zählrate zwischen zwei Messzeitpunkten zu bestimmen. Die Auswerteeinheit kann alternativ oder ergänzend dazu eingerichtet sein, den Füllstand und/oder die Dichte basierend auf (und/oder unter Heranziehung von) einem oder mehreren Kalibrierwerten zu bestimmen. Derartige Kalibrierwerte können etwa in einem Datenspeicher der Messvorrichtung hinterlegt sein und/oder über ein Kommunikationsmodul der Messvorrichtung empfangen und/oder abgerufen werden.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Messvorrichtung genau einen Detektor zur Detektion sekundärer kosmischer Strahlung auf. Wie voranstehend erläutert, kann aufgrund der Korrektur der Detektorzählrate basierend auf den Messdaten auf einen Referenzdetektor am Ort der Messvorrichtung verzichtet werden. Somit kann die Messvorrichtung kompakt und kostengünstig ausgestaltet werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Detektor dazu eingerichtet, Myonen der sekundären kosmischen Strahlung zu detektieren. Alternativ oder zusätzlich ist der Detektor dazu eingerichtet, eine mit einer Flussrate von sekundären kosmischen Myonen korrelierende Detektorzählrate zu ermitteln. Aufgrund ihrer hohen

Eindringtiefe und/oder ihres hohen Durchdringungsvermögens eignen sich Myonen im Vergleich zu anderen Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung besonders gut für die Bestimmung des Füllstandes und/oder der Dichte des Mediums. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf die Detektion von Myonen beschränkt, sondern es können auch andere Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung zur Bestimmung des Füllstandes und/oder der Dichte detektiert werden, beispielsweise Elektronen, Positronen, Photonen und/oder Neutronen.

Die Messvorrichtung kann somit eine Myonen-Messvorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes und/oder der Dichte des Mediums mittels Myonen bezeichnen. Wie voranstehend erläutert, entstehen Myonen in der Erdatmosphäre durch Kollision hochenergetischer primärer kosmischer Strahlung (hauptsächlich Protonen) mit Atomen und Molekülen der Erdatmosphäre als sekundäre Teilchen. Der Großteil der kosmischen Myonen entsteht hierbei als Zerfallsprodukt von Pionen- Zerfallsprozessen. Aufgrund ihrer hohen Masse (ca. 200-mal schwerer als ein

Elektron) und hohen Energie (mehrere GeV bis TeV) - sowie damit einhergehenden relativistischen Effekten, wie Zeitdilatation - besitzen Myonen ein hohes

Durchdringungsvermögen für Materie und sind somit kaum bis gar nicht

abschirmbar, etwa durch die Erdatmosphäre. Beim Durchgang durch Materie, insbesondere das zu vermessende Medium, verlieren Myonen beispielsweise aufgrund von Ionisierungen in Abhängigkeit der Dichte, der Masse und/oder des Volumens des Mediums Energie. Niederenergetische Myonen werden somit vollständig abgebremst und zerfallen. Basierend auf der Detektorzählrate und/oder basierend auf der korrigierten Zählrate kann daher der Füllstand und/oder die Dichte des Mediums präzise bestimmt werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Messdaten wenigstens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Wetterdaten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters (z.B. Luftdruck, Temperatur, Höhe der 100 hPa Isobaren,

Temperatur der 100 hPa Isobaren, effektive Temperatur) der Erdatmosphäre, Luftdruckdaten eines erdatmosphärischen Luftdrucks, Temperaturdaten zur

Beschreibung einer Temperatur der Erdatmosphäre, Wetterdaten zur Beschreibung einer effektiven Temperatur der Erdatmosphäre, Wetterdaten zur Beschreibung einer Höhe und einer Temperatur einer Referenzschicht (z.B. der 100 hPa Isobaren) der Erdatmosphäre, Weltraumwetterdaten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters des Weltraumwetters (z.B. Sonnenaktivität, Anzahl von Sonnenflecken, Intensität des Sonnenwindes, Intensität primärer kosmischer Strahlung in oberen Schichten der Erdatmosphäre), Sonnendaten zur Beschreibung der Sonnenaktivität, Sonnendaten zur Beschreibung einer Intensität des Sonnenwinds, Satellitendaten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters des Weltraumwetters (z.B. Anzahl der Sonnenflecken, Kp-Index), Kalenderdaten zur Beschreibung eines Zeitpunktes innerhalb eines Sonnenzyklus, geographische Daten zur Beschreibung geographischer Koordinaten des Orts der Messvorrichtung, magnetosphärische Daten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters der Magnetosphäre der Erde, und Messdaten wenigstens eines entfernt von der Messvorrichtung angeordneten Detektors zur Detektion von Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung. Wie voranstehend erläutert, kann die Detektorzählrate durch einen oder mehrere solche Einflüsse beeinflusst sein. Basierend auf den Messdaten, welche einen oder mehrere solche Einflüsse beschreiben und/oder mit diesen in Zusammenhang stehen, kann die Detektorzählrate auf einen oder mehrere dieser Einflüsse korrigiert werden, wodurch insgesamt eine Messgenauigkeit gesteigert werden kann.

Die Messdaten und/oder zumindest ein Teil davon kann von der Messvorrichtung selbst erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich können die Messdaten und/oder zumindest ein Teil davon beispielsweise über ein Kommunikationsmodul der

Messvorrichtung und/oder über eine Femabfrage empfangen und/oder abgefragt werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Messdaten Luftdruckdaten eines erdatmosphärischen Luftdrucks am Ort der Messvorrichtung. Alternativ oder zusätzlich umfasst der wenigstens eine Einfluss eine Abschirmung der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung durch die Erdatmosphäre, insbesondere durch bodennahe Schichten der Erdatmosphäre. Aufgrund der Abschirmung der Teilchen durch die Erdatmosphäre können Änderungen des Luftdrucks am Ort der

Messvorrichtung die Detektorzählrate beeinflussen. Der Luftdruck kann dabei als Maß für die Masse der Erdatmosphäre über dem Detektor dienen. Basierend auf dem Luftdruck kann daher die Detektorzählrate mit hoher Präzision auf den Einfluss der Erdatmosphäre korrigiert werden. Gemäß einer Ausführungsform weist die Messvorrichtung ferner einen Drucksensor auf, welcher mit der Auswerteeinheit gekoppelt ist und welcher dazu eingerichtet ist, Luftdruckdaten des erdatmosphärischen Luftdrucks am Ort der Messvorrichtung zu ermitteln, wobei die Messdaten die mit dem Drucksensor ermittelten Luftdruckdaten umfassen. Die Auswerteeinheit kann daher dazu eingerichtet sein, die korrigierte Zählrate basierend auf der Detektorzählrate und basierend auf den Luftdruckdaten des Drucksensors zu bestimmen.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Detektor wenigstens zwei separate

Szintillationszähler auf, wobei der Detektor dazu eingerichtet ist, die

Detektorzählrate basierend auf einer Koinzidenz von Messereignissen in den wenigstens zwei Szintillationszählern zu ermitteln. Jeder der Szintillationszähler kann beispielsweise einen Szintillator und einen Photonenvervielfacher (bzw.

Photoelektronenvervielfacher) aufweisen. Als Szintillatormaterial kann jedes geeignete Material verwendet werden. Die Szintillatoren können daher organische Szintillatoren, anorganische Szintillatoren, Polystyol-Szintillatoren und/oder flüssige Szintillatoren sein. Die Verwendung zweier Szintillationszähler kann in vorteilhafter Weise eine Richtungsselektivität des Detektors basierend auf einer

Koinzidenzmessung mit den Szintillationszählern bereitstellen. Dadurch kann erreicht werden, dass der Detektor vornehmlich Teilchen detektiert, welche das Medium zumindest teilweise durchquert haben. Eine Richtungsselektivität des Detektors kann jedoch auch durch andere Mittel bereitgestellt werden, etwa eine geeignete Abschirmung.

Allgemein kann die Anzahl der auf den Detektor einfallenden Teilchen, etwa Myonen, beispielsweise mittels eines Szintillationszählers ermittelt werden. Dieser erzeugt beim Durchgang eines elektrisch geladenen Teilchens, wie beispielsweise einem Myon, und/oder bei Absorption eines hochenergetischen Photons eine gewisse Anzahl an Lichtquanten, welche mittels eines Photoelektronenvervielfachers in ein elektrisches Signal umgewandelt werden kann. Nutzt man die Koinzidenz von Ereignissen in einem Detektor mit baulich und örtlich getrennten

Szintillationszählern, d.h. wenigstens zwei separaten Szintillationszählern, so kann die Trajektorie des einfallenden Teilchens, etwa eines Myons, auf den

Akzeptanzwinkel des Detektors eingeschränkt werden. Wird ein solcher,

richtungsauflösender Detektor beispielsweise unterhalb eines Behälters befestigt, in welchem sich das Medium befindet, kann somit die durch das zu messende Medium beeinflusste Detektorzählrate bestimmt werden. Aufgrund des Zerfalls von niederenergetischen Myonen im Medium, verändert sich die Detektorzählrate in dem entsprechenden Raumwinkel und/oder Akzeptanzwinkel in Abhängigkeit des Füllstandes und/oder der Dichte des Mediums. Somit kann eine präzise Bestimmung des Füllstandes und/oder der Dichte des Mediums ermöglicht werden.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung kann somit zur Bestimmung des Füllstandes und/oder der Dichte eines Mediums in einem Behälter verwendet werden. Der Akzeptanzwinkel des Detektors kann hierbei zumindest teilweise mit dem Behälter und/oder dem Medium überlappen, so dass der Detektor Teilchen detektiert, welche das Medium und/oder den Behälter zumindest teilweise durchquert haben. Die Messvorrichtung kann jedoch auch zur Bestimmung eines Füllstandes und/oder einer Dichte eines Mediums, etwa von Wasser und/oder von Sediment, in einem See, einem Fluss und/oder einem Stausee verwendet werden.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Auswerteschaltung eine

Diskriminatoreinheit, eine Koinzidenzeinheit, eine Ereigniszähleinheit und/oder eine Auswertekomponente auf. Gemäß einer Ausführungsform ist die Diskriminatoreinheit zur Diskriminierung (bzw. Abtrennung) der von dem richtungsselektiven Detektor detektierten

Nutzsignale von Störsignalen eingerichtet. Störsignale können sich beispielsweise aus dem Dunkelstrom des Photoelektronenvervielfachers oder dem Rauschen des Silizium-Photomultipliers ergeben.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Koinzidenzeinheit zur Detektion von

Koinzidenzereignissen, etwa eines Myonen-Einfalls, eingerichtet. Ein einfallendes Myon kann beispielsweise nur dann gezählt werden und/oder einen Beitrag zur Detektorzählrate leisten, wenn zwei oder mehr Szintillatoren des richtungsselektiven Detektors ein Ereignis registrieren.

Die an die Koinzidenzeinheit angeschlossene Ereigniszähleinheit ist zur Erfassung oder Zählung der Koinzidenzereignisse des Myonen-Einfalls eingerichtet, um die Zählrate der detektierten Koinzidenzereignisse und/oder die Detektorzählrate zu ermitteln.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Ereigniszähleinheit dazu eingerichtet, innerhalb eines einstellbaren Zeitintervalls, die Anzahl koinzidenter Ereignisse des ersten richtungsselektiven Detektors zu zählen und so eine Detektorzählrate (Ni) zu bestimmen.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteelektronik zum Auswerten der durch die Ereigniszähleinheit ermittelten Detektorzählrate Ni der detektierten

Koinzidenzereignisse eingerichtet und zum Ermitteln der auf den wenigstens einen Einfluss auf die Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung am Ort der Messvorrichtung korrigierte Zählrate. Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die korrigierte Zählrate basierend auf einem exponentiellen Zusammenhang zwischen der Detektorzählrate und dem Luftdruck zu ermitteln. Eine Änderung der Detektorzählrate dN in Abhängigkeit einer Änderung des

Luftdrucks dp kann beispielsweise über folgende Differentialgleichung gegeben sein:

dN =—adp,

wobei a der sogenannte barometrische Koeffizient (z.B. in Einheiten von %/mbar), der die Abschirmung durch die Erdatmosphäre beschreibt, N die Detektorzählrate und p der Luftdruck am Ort der Messvorrichtung sind. Der Zusammenhang zwischen korrigierter Zählrate N k , t und der Detektorzählrate N kann daher über folgende Gleichung beschrieben werden:

wobei po ein Referenzdruck ist, der beliebig gewählt werden kann.

Die Auswerteeinheit kann daher dazu eingerichtet sein, aus den Luftdruckdaten einen oder mehrere Luftdruckwerte zu bestimmen (und/oder abzuleiten) und basierend auf voranstehender Gleichung die korrigierte Zählrate zu berechnen. Der barometrische Koeffizient kann hierbei vorbestimmt sein und/oder beispielsweise durch eine Kalibriermessung bestimmt werden.

Voranstehende Gleichung stellt jedoch nur eine Möglichkeit der Korrektur der Detektorzählrate auf den Luftdruck dar. Nachfolgend werden Aspekte der

Messvorrichtung und/oder der Erfindung zusammengefasst sowie weitere

Möglichkeiten der Ermittlung der korrigierten Zählrate beschrieben.

Da die am Erdboden detektierte Flussrate von Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung, insbesondere Myonen, zum einen über den Jahresverlauf beispielsweise aufgrund von Änderungen des (bodennahen) Luftdrucks, Änderungen der Höhe und Temperatur einer Referenzluftschicht, welche etwa dem Ort der maximalen Myonen- Produktionsrate entsprechen kann (der wiederum der 100 hPa Isobaren in der Erdatmosphäre entsprechen kann) schwankt, zum anderen aufgrund weiterer

Faktoren, wie etwa der Sonnenaktivität, dem Zustand der Magnetosphäre und/oder dem Weltraumwetter, welche Einfluss auf die Teilchenflussrate der auf die obere Atmosphäre treffenden primären kosmischen Strahlung haben, beeinflusst wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Detektorzählrate auf einen oder mehrere dieser Einflüsse zu korrigieren, insbesondere um den Messfehler zu minimieren. Zur Korrektur dieser Einflüsse kann beispielsweise eine lokal gemessene Referenz- Zählrate eines Referenzdetektors benutzt werden, welche nicht durch das zu messende Medium oder andere an der Messstelle zeitlich variable Einflüsse beeinflusst wird. Auch kann die am Ort der Messvorrichtung durch das zu messende Medium beeinflusste Detektorzählrate anhand lokal gemessener und/oder abgefragter Wetterdaten korrigiert werden. Die relative Variation der zur Bestimmung des Füllstandes und/oder der Dichte des Mediums gemessenen Flussrate /, etwa der Myonen-Flussrate /, kann beispielsweise gemäß der Methode von Duperier

korrigiert werden, wobei a der partielle Druckkoeffizient (etwa in Einheiten von %/hPa), Ap die Änderung des lokal gemessenen Luftdrucks gegenüber dem

Langzeitmittel, ß der Höhenkoeffizient (etwa in Einheiten von %/km), g der positive Temperaturkoeffizient (etwa in Einheiten von %/K) und AH und AT die Änderung der Höhe und Temperatur der Referenzschicht (etwa der 100 hPa Isobare) sind. AI ist die Änderung der Flussrate, etwa der Myonen-Flussrate, gegenüber dem jährlichen Durchschnitt. Entsprechend kann auch die Detektorzählrate einem solchen funktionalen Zusammenhang gehorchen. Es mag ausreichend sein, nur kurzzeitige Veränderungen der Flussrate, wie beispielsweise Veränderungen aufgrund des Einflusses des an der Messvorrichtung lokal gemessenen bodennahen Luftdrucks, zu korrigieren und langsame und/oder langperiodische Einflüsse über den Jahresverlauf, wie etwa die Temperatur und Höhe der Referenzschicht, zu vernachlässigen. Die beiden letzten Terme in obiger Gleichung können in diesem Fall vernachlässigt werden und sind daher in eckige Klammem gesetzt.

Langsame und/oder langperiodische Einflüsse über den Jahresverlauf, wie die Temperatur und Höhe der Referenzschicht, eine Änderung der Sonnenaktivität und/oder eine Änderung des Zustandes der Magnetosphäre können beispielsweise über einen oder mehrere vorbestimmte Parameter entsprechend dem aktuellen Datum korrigiert werden.

Alternativ oder zusätzlich kann die Variation der Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung, etwa der Myonenflussrate, und/oder die Detektorzählrate anhand der sogenannten effektiven atmosphärischen Temperatur Ap korrigiert werden:

D/ AT eff

— a T

l Ärr

Die effektive atmosphärische Temperatur berücksichtigt dabei den Einfluss aller atmosphärischen Schichten (etwa mit zugehörigem Druck und/oder zugehöriger Temperatur) auf die Flussrate sekundärer Teilchen mit einem oder mehreren Gewichtungsfaktoren, insbesondere a T . Messdaten bezüglich der effektiven atmosphärischen Temperatur und/oder Messdaten, aus welchen sich diese ableiten lässt, können beispielsweise über ein Kommunikationsmodul der Messvorrichtung empfangen und/oder abgefragt werden. Auch kann die Messvorrichtung solche Messdaten zumindest teilweise selbst ermitteln. Die Auswerteeinheit kann daher dazu eingerichtet sein, die Messdaten zu verarbeiten und/oder einen oder mehrere Parameter einer oder mehrerer der voranstehend erläuterten Gleichungen zu bestimmen. Auf diese Weise kann die Auswerteeinheit basierend auf einer Anwendung einer oder mehrerer der voranstehenden

Gleichungen die korrigierte Zählrate ermitteln. Gemäß einer Ausführungsform weist die Messvorrichtung ferner einen Zeitgeber, etwa eine Echtzeituhr mit Kalendarium, zur Ermittlung von Kalenderdaten und/oder eines Datums auf, wobei die Messdaten die mit dem Zeitgeber erfassten

Kalenderdaten umfassen. Die Auswerteeinheit ist ferner dazu eingerichtet, die

Detektorzählrate basierend auf den Kalenderdaten und/oder basierend auf wenigstens einem Datum hinsichtlich eines Einflusses der Sonnenaktivität auf die Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung am Ort der Messvorrichtung zu korrigieren. Über die Kalenderdaten und/oder das Datum kann etwa ein Zeitpunkt innerhalb des Sonnenzyklus ermittelt werden. Dies kann eine Bestimmung und/oder Abschätzung der Sonnenaktivität zu diesem Zeitpunkt bzw. dem Datum erlauben.

Auch ein oder mehrere weitere vorbestimmte Parameter können zur Bestimmung der Sonnenaktivität herangezogen werden. Beispielsweise kann die Sonnenaktivität unter Annahme eines quasi-periodischen und/oder sinus- förmigen Verlaufs mit einer

Periodizität von rund elf Jahren approximiert werden. Auch die Flussrate am Ort der Messvorrichtung kann daher einer sinus-förmigen Variation mit einer Periodizität von rund elf Jahren unterworfen sein. Gleichsam kann der wenigstens eine vorbestimmte Parameter eine Periodizität und/oder eine Amplitude des

Sonnenzyklus bzw. der damit einhergehenden Variation der Flussrate sekundärer Teilchen am Ort der Messvorrichtung umfassen.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Messvorrichtung ferner ein

Kommunikationsmodul auf, welches dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil der Messdaten von wenigstens einer externen Sendestation zu empfangen, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die korrigierte Zählrate basierend auf der Detektorzählrate und basierend auf den über das Kommunikationsmodul

empfangenen Messdaten zu ermitteln. Die Messvorrichtung kann daher zumindest einen Teil der zur Korrektur herangezogenen Messdaten von einer Sendestation abrufen. Dadurch kann der von der Messvorrichtung durchzuführende Messaufwand geringgehalten werden. Beispielsweise kann die Messvorrichtung Satellitendaten, etwa den Kp-Index, abrufen, welche die aktuelle Sonnenaktivität und/oder die aktuelle Intensität des Sonnenwindes beschreiben. Auch kann die Messvorrichtung Messdaten, welche eine aktuelle Anzahl von Sonnenflecken beschreiben, abrufen und daraus die aktuelle Sonnenaktivität ableiten. Auch können Messdaten eines Referenzdetektors und/oder Luftdruckdaten über das Kommunikationsmodul abgefragt und/oder empfangen werden. Gleichsam können Messdaten zur

Beschreibung eines Zustandes der Magnetosphäre über das Kommunikationsmodul abgerufen werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Kommunikationsmodul dazu eingerichtet, Luftdruckdaten eines erdatmosphärischen Luftdrucks am Ort der Messvorrichtung und/oder Wetterdaten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters der

Erdatmosphäre, etwa den Luftdruck, der Temperatur, der Höhe der 100 hPa Isobaren, der Temperatur der 100 hPa Isobaren, der effektiven Temperatur der Erdatmosphäre, zu empfangen. Hierdurch kann auf einen in der Messvorrichtung integrierten

Drucksensor verzichtet werden und die Messvorrichtung kann kompakt ausgeführt werden. Die Messvorrichtung kann jedoch auch sowohl einen Drucksensor zur Erfassung von Luftdruckdaten aufweisen als auch Luftdruckdaten über das

Kommunikationsmodul empfangen. Dies kann eine Genauigkeit der korrigierten

Zählrate weiter steigern und/oder eine Plausibilitätskontrolle der Luftdruckdaten des Drucksensors der Messvorrichtung ermöglichen.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Kommunikationsmodul dazu eingerichtet, Weltraumwetterdaten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters des

Weltraumwetters, z.B. der Sonnenaktivität, der Anzahl von Sonnenflecken, der Intensität des Sonnenwindes und/oder der Intensität primärer kosmischer Strahlung in oberen Schichten der Erdatmosphäre, zu empfangen. Die Auswerteeinheit kann etwa dazu eingerichtet sein, die korrigierte Zählrate basierend auf der

Detektorzählrate und basierend auf den Weltraumwetterdaten zu ermitteln. Auch kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, basierend auf einer Verarbeitung der Weltraumwetterdaten wenigstens einen Korrekturfaktor und/oder

Korrekturparameter für die Detektorzählrate zu bestimmen. Beispielsweise können die Weltraumwetterdaten Satellitendaten, etwa der Kp-Index, und/oder eine Anzahl von Sonnenflecken sein. Die Auswerteeinheit kann aus derartigen Messdaten bzw. Weltraumwetterdaten wenigstens einen Korrekturfaktor und/oder

Korrekturparameter ableiten und die Detektorzählrate basierend auf dem wenigstens einen Korrekturfaktor und/oder Korrekturparameter korrigieren, um die korrigierte Zählrate zu bestimmen.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Kommunikationsmodul dazu eingerichtet, Messdaten wenigstens eines entfernt von der Messvorrichtung angeordneten

Detektors zur Detektion von Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung zu empfangen. Die Auswerteeinheit kann dazu eingerichtet sein, die korrigierte Zählrate basierend auf der Detektorzählrate und basierend auf den Messdaten des entfernt von der Messvorrichtung angeordneten Detektors zu ermitteln. Durch Verwendung dieser Messdaten kann die Messvorrichtung Einflüsse auf die Flussrate am Ort der

Messvorrichtung korrigieren. Optional kann die Messvorrichtung bzw. die

Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, die Messdaten des entfernt von der

Messvorrichtung angeordneten Detektors zu korrigieren, beispielsweise hinsichtlich eines Luftdruckes, einer Höhe über dem Erdboden und/oder hinsichtlich einer geographischen Position des entfernt von der Messvorrichtung angeordneten

Detektors. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft die Verwendung einer Messvorrichtung, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, zur

Bestimmung eines Sedimentationsgrades eines Stausees. Die Messvorrichtung umfasst einen richtungsselektiven Detektor, welcher beispielsweise seitlich an einer Staumauer eines Stausees angebracht sein kann. Der richtungsselektive Detektor kann dabei zur Bestimmung der Detektorzählrate bzw. der korrigierten Zählrate verwendet werden. Diese kann sowohl von der Höhe des Wasserpegels in dem Stausee als auch von der Höhe der Sedimentationsschicht abhängig sein. Mittels der Messvorrichtung kann somit die Höhe H der

Sedimentationsschicht anhand der durch den Detektor bestimmten Detektorzählrate und/oder der korrigierten Zählrate ermittelt werden. Mit Kenntnis der Abhängigkeit der Zählrate von der Höhe des Wasserpegels H w kann somit der Einfluss eines variierenden Wasserpegels in vorteilhafter Weise eliminiert werden. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft die Verwendung der Messvorrichtung, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, als

Grenzstandmessgerät zur Bestimmung eines Grenzstandes des Mediums.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft die Verwendung einer Messvorrichtung zur Bestimmung eines Füllstandes oder einer Dichte eines

Mediums in einem Behälter, einer Schütthalde oder einem Fluss.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Füllstandes und/oder einer Dichte eines Mediums mit einer Messvorrichtung, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben. Das Verfahren weist dabei die folgenden Schritte auf:

Ermitteln, mit einem richtungsselektiven Detektor der Messvorrichtung, einer Detektorzählrate, welche mit einer Flussrate von Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung nach zumindest teilweisem Durchtritt durch das Medium korreliert;

Korrigieren, mit einer Auswerteeinheit der Messvorrichtung, der

Detektorzählrate basierend auf Messdaten, welche mit wenigstens einem Einfluss auf die Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung am Ort der Messvorrichtung in Zusammenhang stehen, unter Ermitteln einer auf den wenigstens einen Einfluss korrigierten Zählrate; und Bestimmen des Füllstandes und/oder der Dichte des Mediums basierend auf der korrigierten Zählrate.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Programmelement angegeben, das, wenn es auf einem Prozessor einer Messvorrichtung und/oder der Auswerteeinheit ausgeführt wird, die Messvorrichtung anleitet, einen Füllstand und/oder eine Dichte eines Mediums gemäß dem voranstehend erläuterten Verfahren zu ermitteln.

Dabei kann das Programmelement z. B. Teil einer Software sein, die auf dem Prozessor und/oder in einem Datenspeicher der Messvorrichtung gespeichert ist. Der Prozessor kann dabei ebenso Gegenstand der Erfindung sein und/oder beispielsweise in der Auswerteeinheit integriert sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein computerlesbares Medium angegeben, auf dem ein Programmelement gespeichert ist, das, wenn es auf einem Prozessor einer Messvorrichtung und/oder der Auswerteeinheit ausgeführt wird, die Messvorrichtung anleitet, einen Füllstand und/oder eine Dichte eines Mediums gemäß dem voranstehend erläuterten Verfahren zu ermitteln. Im Folgenden werden Ausführungsformen mit Verweis auf die beigefügten Figuren beschrieben.

Kurze Beschreibung der Figuren Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Sind in der nachfolgenden Beschreibung in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen angegeben, so bezeichnen diese gleiche, gleich wirkende, ähnliche oder ähnlich wirkende Elemente. Fig. 1 zeigt eine Messvorrichtung zur Füllstands- und/oder Dichtemessung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 illustriert exemplarische Zählraten der Messvorrichtung aus Figur 1.

Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm zur Illustration von Schritten eines Verfahrens zur Bestimmung eines Füllstandes und/oder einer Dichte gemäß einem

Ausführungsbeispiel. Fig. 4 zeigt eine Messvorrichtung mit einem richtungsselektiven Detektor gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 5 zeigt eine weitere Messvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus eines richtungsselektiven Detektors zur Füllstandmessung mittels Myonen gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Verwendung einer Messvorrichtung zur Bestimmung des Sedimentationsgrades eines Stausees gemäß einem

Ausführungsbeispiel.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen Figur 1 zeigt eine Messvorrichtung 10 zur Füllstands- und/oder Dichtemessung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Figur 2 illustriert exemplarische Zählraten der Messvorrichtung 10 aus Figur 1, insbesondere eine Detektorzählrate und eine korrigierte Zählrate als Funktion der Zeit. Im Speziellen zeigt Figur 1 eine Messvorrichtung 10 zur Bestimmung eines

Füllstandes und/oder einer Dichte eines Mediums 101 in einem Behälter 102. Das Medium 101 kann etwa eine Flüssigkeit und/oder ein Feststoff sein. Die in Figur 1 gezeigte Messvorrichtung 10 mit dem Behälter 102 kann eine Myonen- Messvorrichtung 10 und/oder eine Messanordnung 100 gemäß einem

Ausführungsbeispiel bezeichnen.

Die Messvorrichtung 10 weist einen richtungsselektiven und/oder

richtungsauflösenden Detektor 12 auf. Beispielhaft weist der Detektor 12 zwei separate, etwa baulich und/oder örtlich getrennte, Szintillationszähler l2a, l2b auf. Gleichsam weist der Detektor 12 ein Paar von Szintillationszählern l2a, l2b auf. Jeder der Szintillationszähler l2a, l2b kann beispielsweise einen Szintillator und/oder einen Photonenvervielfacher (bzw. Photoelektronenvervielfacher) aufweisen. Alternativ können aber auch Avalanche-Photodioden (APD) und daraus abgeleitete Silicon Photomultiplier (SiPM) eingesetzt werden. Als

Szintillatormaterial kann jedes geeignete Material verwendet werden. Die

Szintillatoren können daher organische Szintillatoren, anorganische Szintillatoren, Polystyol-Szintillatoren und/oder flüssige Szintillatoren sein. Die Verwendung wenigstens zweier Szintillationszähler l2a, l2b bzw. eines Paars von Szintillationszählern l2a, l2b kann in vorteilhafter Weise eine

Richtungsselektivität des Detektors 12, etwa basierend auf einer Koinzidenzmessung mit den Szintillationszählern l2a, l2b, bereitstellen. Hierzu kann der Detektor 12 etwa über eine Koinzidenzeinheit (nicht dargestellt) verfügen und/oder dazu eingerichtet sein, nur in den beiden Szintillationszählern l2a, l2b koinzidente

Ereignisse und/oder Messereignisse zu zählen. Dies kann zur Folge haben, dass eine Sensitivität des Detektors 12 auf einen gewissen Raumwinkelbereich 13 und/oder einen gewissen Akzeptanzwinkel 13 eingeschränkt ist. Der Akzeptanzwinkel 13 kann alternativ oder zusätzlich durch Größe, Bauform, sowie relative Lage bzw. Abstand der beiden Szintillationszähler entsprechend beeinflusst werden. Es mag auch möglich sein, dass der Akzeptanzwinkel 13 an den zu messenden Behälter 102 anpassbar ist.

Wie in Figur 1 illustriert, ist der Detektor 12 dabei derart relativ zu dem Behälter 102 und/oder dem Medium 101 angeordnet, dass der Akzeptanzwinkel 13 des Detektors 12 zumindest teilweise mit dem Medium 101 (bzw. Behälter 102) überlappt. Mit anderen Worten ist der Detektor 12 derart angeordnet, dass das Medium 101 und/oder der Behälter 102 zumindest teilweise in dem Akzeptanzwinkel 13 des

Detektors 12 hegt. In dem Beispiel der Figur 1 ist der Detektor 12 daher zumindest teilweise unterhalb des Behälters 102 und/oder unterhalb des Mediums 101 angeordnet. Andere Anordnungen sind jedoch gleichsam möglich. Der Detektor 12 ist dazu eingerichtet, zumindest vornehmlich Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung detektieren, welche das Medium 101 und/oder den Behälter 102 zumindest teilweise durchquert haben. In Figur 1 ist exemplarisch eine Trajektorie 104 eines Myons der sekundären kosmischen Strahlung illustriert.

Entsprechend kann es sich bei dem Detektor 12 um einen Myonen-Detektor 12 handeln. Es können jedoch auch andere Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung zur Füllstands- und/oder Dichtemessung detektiert werden. In der nachfolgenden Beschreibung wird jedoch rein exemplarisch auf die Messung von Myonen Bezug genommen. Da die von dem Detektor 12 detektierten Myonen das Medium 101 und/oder den

Behälter 102 zumindest teilweise durchquert haben, kann die durch das zu messende Medium 101 beeinflusste Detektorzählrate bestimmt werden. Aufgrund des Zerfalls von niederenergetischen Myonen im Medium 101 und/oder Ionisation, verändert sich die Detektorzählrate in Abhängigkeit des Füllstandes und/oder der Dichte des Mediums 101. Somit kann eine präzise Bestimmung des Füllstandes und/oder der Dichte des Mediums 101 ermöglicht werden.

Auf den Detektor 12 und/oder die Szintillationszähler l2a, l2b treffende Myonen erzeugen aufgrund von Ionisierungen und/oder Zerfallsprozessen in den jeweiligen Szintillatoren Lichtpulse, welche mit den entsprechenden

Photoelektronenvervielfachern in elektrische Signale gewandelt werden. Alternativ können aber auch Avalanche-Photodioden (APD) und/oder (z.B. daraus abgeleitete) Silicon Photomultiplier (SiPM) eingesetzt werden. In den beiden

Szintillationszählern l2a, l2b koinzidente Signale werden von dem Detektor 12, etwa unter Verwendung der Koinzidenzeinheit, als Ereignis und/oder Messereignis gezählt. Der Detektor 12 bestimmt die Anzahl solcher Ereignisse pro Zeiteinheit und ermittelt so die Detektorzählrate 200, welche mit einer Flussrate der Myonen am Ort der Messvorrichtung 10 korreliert, für die Flussrate repräsentativ ist und/oder für diese Flussrate indikativ ist. Die Flussrate kann hierbei etwa einen Fluss, eine

Intensität und/oder eine Fluenzrate (etwa in Einheiten von Teilchen pro Flächen- und Zeiteinheit) unterhalb des Behälters 102, am Ort der Messvorrichtung 10 und/oder am Ort des Detektors 12 bezeichnen. Eine beispielhafte Detektorzählrate 200 des Detektors 12 aus Figur 1 ist in Figur 2 dargestellt. Figur 2 zeigt dabei die Detektorzählrate 200 in beliebigen Einheiten als Funktion der Zeit. Die Zeit- Achse der Figur 2 hat dabei ebenso beliebige Einheiten. Beispielsweise können die in Figur 2 gezeigten Zeitintervalle jeweils einer

Zeitperiode von einem Monat entsprechen.

Wie in Figur 2 deutlich erkennbar ist, ist die Detektorzählrate 200 erheblichen Variationen unterworfen. Diese Variationen sind zum Teil auf Änderungen des Füllstandes und/oder der Dichte des Mediums 101 zurückzuführen. Zum anderen sind diese Variationen jedoch auf einen oder mehrere weitere Einflüsse auf die Flussrate der Myonen zurückzuführen, wie etwa Variationen in Wetterbedingungen, erdatmosphärischen Variationen, insbesondere Variationen des Luftdrucks am Ort der Messvorrichtung 10, Variationen im Weltraumwetter, Variationen in der Sonnenaktivität und/oder Variationen eines Zustandes der Magnetosphäre der Erde. Derartige Variationen der Flussrate und/oder Einflüsse auf die Flussrate, welche nicht von Änderungen des Füllstandes und/oder der Dichte des Mediums 101 hervorgerufen sind, können die Bestimmung des Füllstandes und/oder der Dichte beeinflussen und/oder zu einer erhöhten Messungenauigkeit führen.

Um einen oder mehrere solcher Einflüsse auf die Flussrate und damit auf die Detektorzählrate 200 zu korrigieren, verfügt die Messvorrichtung 10 über eine Auswerteeinheit 14, die dazu eingerichtet ist, eine auf einen oder mehrere dieser Einflüsse korrigierte Zählrate 202 zu bestimmen. Damit kann die Messgenauigkeit gesteigert werden. Auch kann dadurch auf einen Referenzdetektor, welcher etwa oberhalb des Behälters 102 am Ort der Messvorrichtung 10 angeordnet werden könnte, verzichtet werden.

Zur Korrektur eines oder mehrerer der voranstehend erläuterten Einflüsse, welche nicht durch Änderungen des Füllstandes und/oder der Dichte hervorgerufen sind, ist die Auswerteeinheit 14 dazu eingerichtet, Messdaten zu verarbeiten, welche mit einem oder mehreren dieser Einflüsse in Zusammenhang stehen. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit 14 von den Messdaten einen oder mehrere Korrekturfaktoren und/oder Korrekturparameter ableiten und/oder basierend auf den Messdaten einen oder mehrere Korrekturfaktoren und/oder Korrekturparameter ermitteln. Unter Verrechnung des einen oder der mehreren Korrekturfaktoren und/oder

Korrekturparameter mit der Detektorzählrate 200 kann die Auswerteeinheit 14 die korrigiert Zählrate 202 bestimmen. Basierend auf der korrigierten Zählrate 202 kann die Auswerteeinheit 14 sodann den Füllstand und/oder die Dichte des Mediums 101 mit hoher Präzision bestimmen. Allgemein können die Messdaten wenigstens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wetterdaten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters der Erdatmosphäre, Luftdruckdaten eines erdatmosphärischen Luftdrucks,

Temperaturdaten zur Beschreibung einer Temperatur der Erdatmosphäre,

Wetterdaten zur Beschreibung einer effektiven Temperatur der Erdatmosphäre, Wetterdaten zur Beschreibung einer Höhe und einer Temperatur einer

Referenzschicht der Erdatmosphäre, Weltraumwetterdaten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters des Weltraumwetters, Sonnendaten zur Beschreibung der Sonnenaktivität, Sonnendaten zur Beschreibung einer Intensität des

Sonnenwinds, Satellitendaten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters des

Weltraumwetters, Kalenderdaten zur Beschreibung eines Zeitpunktes innerhalb eines Sonnenzyklus, geographische Daten zur Beschreibung geographischer Koordinaten des Orts der Messvorrichtung, magnetosphärische Daten zur Beschreibung wenigstens eines Parameters der Magnetosphäre der Erde, und Messdaten

wenigstens eines entfernt von der Messvorrichtung angeordneten Detektors zur Detektion von Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung umfassen.

Eines oder mehrere Elemente der voranstehend genannten Messdaten kann die Messvorrichtung 10 entweder selbst ermitteln und/oder beispielsweise über eine Femabfrage von einem Sender empfangen, etwa über ein Kommunikationsmodul 18, wie nachfolgend erläutert wird.

Beispielsweise kann die Messvorrichtung 10 einen Drucksensor 16 aufweisen, welcher mit der Auswerteeinheit 14 gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist,

Luftdruckdaten des erdatmosphärischen Luftdrucks am Ort der Messvorrichtung 10 zu ermitteln. Die Luftdruckdaten des Drucksensors 16 können sodann als Messdaten von der Auswerteeinheit 14 verarbeitet werden und basierend auf den

Luftdruckdaten sowie der Detektorzählrate 200 kann die korrigierte Zählrate 202 bestimmt werden. Die korrigierte Zählrate 202 kann beispielsweise basierend auf einem exponentiellen Zusammenhang zwischen der Detektorzählrate 200 und dem Luftdruck ermittelt werden, wobei ein Zusammenhang zwischen korrigierter ZählrateV kor bzw. 202 und der Detektorzählrate /V bzw. 200 beispielsweise über folgende Gleichung beschrieben werden kann:

wobei po ein Referenzdruck und p ein Luftdruckwert ist. Die Auswerteeinheit 14 kann daher dazu eingerichtet sein, aus den Luftdruckdaten des Drucksensors 16 einen oder mehrere Luftdruckwerte p zu bestimmen und basierend auf

voranstehender Gleichung die korrigierte Zählrate 202 zu berechnen. Der

barometrische Koeffizient a kann hierbei vorbestimmt sein und/oder beispielsweise durch eine Kalibriermessung bestimmt werden.

Alternativ oder zusätzlich zu dem Drucksensor 16 kann die Messvorrichtung 10 ein Kommunikationsmodul 18 aufweisen, welches zum Empfang und/oder zur Abfrage von Messdaten dienen kann. Beispielsweise können über das Kommunikationsmodul 18 Luftdruckdaten des Luftdrucks am Ort der Messvorrichtung 10 etwa von einer

Wetterstation abgefragt und/oder empfangen werden. In diesem Fall kann auf den Drucksensor 16 verzichtet werden, jedoch können auch sowohl Luftdruckdaten über den Drucksensor 16 ermittelt als auch Luftdruckdaten über das

Kommunikationsmodul 18 empfangen werden.

Allgemein können beliebige Messdaten, welche mit einem oder mehreren Einflüssen auf die Flussrate der Myonen am Ort der Messvorrichtung 10 in Zusammenhang stehen (wie voranstehend erläutert), über das Kommunikationsmodul 18 empfangen werden. Insbesondere können über das Kommunikationsmodul 18

erdatmosphärische Messdaten, wie beispielsweise eine effektive atmosphärische Temperatur, Luftdruckdaten, eine Höhe der 100 hPa Isobaren und/oder eine

Temperatur der 100 hPa Isobaren, empfangen werden, aus welchen die

Auswerteeinheit 14 einen oder mehrere Korrekturfaktoren und/oder

Korrekturparameter zur Ermittlung der korrigierten Zählrate 202 ableiten kann. Alternativ oder zusätzlich können über das Kommunikationsmodul 18 Messdaten zum Weltraumwetter, etwa Messdaten zur Sonnenaktivität, Satellitendaten zur Sonnenaktivität, Messdaten bezüglich einer Anzahl von Sonnenflecken und/oder Messdaten bezüglich einer Intensität des Sonnenwindes, empfangen werden.

Alternativ oder zusätzlich können Messdaten bezüglich eines Zustandes der

Magnetosphäre, etwa Messdaten bezüglich einer Magnetfeldstärke, Messdaten bezüglich einer räumlichen Ausdehnung der Magnetosphäre und/oder Messdaten bezüglich einer Position der Pole des Erdmagnetfelds, über das

Kommunikationsmodul 18 empfangen werden. Auch aus solchen Messdaten kann die Auswerteeinheit 14 geeignete Korrekturfaktoren und/oder Korrekturparameter ableiten und zur Ermittlung der korrigierten Zählrate 202 verwenden.

Um beispielsweise langperiodische Schwankungen der Flussrate der Myonen, etwa bedingt durch den Sonnenzyklus, zu korrigieren, können über das

Kommunikationsmodul 18 auch Kalenderdaten empfangen werden. Die

Auswerteeinheit 14 kann beispielsweise basierend auf einem oder mehreren vorbestimmten Parametern, welche etwa in einem Datenspeicher der

Messvorrichtung 10 hinterlegt sein können und/oder über das

Kommunikationsmodul 18 empfangen werden können, und basierend auf den Kalenderdaten einen oder mehrere Korrekturfaktoren und/oder Korrekturparameter bestimmen. Derartige Parameter können beispielsweise eine Amplitude und/oder eine Periodizität sein, welche Änderungen der Flussrate aufgrund des Sonnenzyklus am Ort der Messvorrichtung 10 beschreiben.

Alternativ oder zusätzlich kann die Messvorrichtung 10 über einen Zeitgeber 20, etwa eine Echtzeituhr mit Kalendarium, verfügen. Dies erlaubt, dass die

Messvorrichtung selbst die Kalenderdaten über den Zeitgeber 20 bestimmen kann.

Optional, d.h. alternativ oder in Ergänzung, kann die Messvorrichtung 10 über das Kommunikationsmodul 18 auch Messdaten wenigstens eines entfernt von der Messvorrichtung 10 angeordneten Detektors, d.h. einem Detektor an einer anderen geographischen Position, welcher Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung misst, empfangen. Auch diese Messdaten können von der Auswerteeinheit 14 verwendet werden, um die korrigierte Zählrate 202 zu bestimmen. Die Auswerteeinheit 14 kann hierzu Roh-Messdaten des entfernten Detektors verwenden oder die Roh-Messdaten verarbeiten, beispielsweise auf die geographische Position der Messvorrichtung 10 umrechnen und/oder etwa eine Luftdruckkorrektur vornehmen der Roh-Messdaten vornehmen.

Die Messvorrichtung 10 der Figuren 1 und 2 kann auch als Grenzstandmessgerät 10 zur Ermittlung eines Grenzstandes des Mediums 101 verwendet werden.

Auch kann die voranstehend erläuterte Messvorrichtung zur Bestimmung eines Füllstandes und/oder einer Dichte eines Mediums verwendet werden, welches nicht in einem Behälter angeordnet. Beispiele hierfür sind die Bestimmung des Füllstandes und/oder der Dichte eines Sees, eines Stausees, eines Flusses und/oder von Sedimenten.

Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm zur Illustration von Schritten eines Verfahrens zur Bestimmung eines Füllstandes und/oder einer Dichte eines Mediums 101 mit einer Messvorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Messvorrichtung 10 kann hierbei die mit Bezug auf Figuren 1 und 2 beschriebene Messvorrichtung 10 sein.

In einem Schritt Sl wird mit einem richtungsselektiven Detektor 12 der

Messvorrichtung 10 eine Detektorzählrate 200, welche mit einer Flussrate von

Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung nach zumindest teilweisem Durchtritt durch das Medium 101 korreliert, ermittelt.

In einem weiteren Schritt S2 wird mit einer Auswerteeinheit 14 der Messvorrichtung 10 die Detektorzählrate 200 basierend auf Messdaten, welche mit wenigstens einem Einfluss auf die Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung am Ort der Messvorrichtung 10 in Zusammenhang stehen, korrigiert. In Schritt S2 kann somit die auf den wenigstens einen Einfluss korrigierte Zählrate 202 ermittelt werden. Optional können in Schritt S2 die Messdaten gemessen werden, etwa mit dem Drucksensor 16 und/oder dem Zeitgeber 20. Alternativ oder zusätzlich können die Messdaten in Schritt S2 mit dem Kommunikationsmodul 18 empfangen werden.

Optional kann die Auswerteeinheit 14 in Schritt S2 einen oder mehrere

Korrekturfaktoren und/oder Korrekturparameter aus den Messdaten ableiten und mit der Detektorzählrate 200 verrechnen, um die korrigierte Zählrate 200 zu bestimmen.

In einem weiteren Schritt S3 wird sodann mit der Auswerteeinheit 14 der Füllstand und/oder die Dichte des Mediums 101 basierend auf der korrigierten Zählrate 202 bestimmt.

Figuren 4 und 5 zeigen jeweils eine Messvorrichtung 10 und/oder eine

Messanordnung 100.

Der richtungsselektive Detektor 12 ist in Figur 4 unterhalb dem Behälter 102 angeordnet und weist zwei Szintillationszähler auf, die vorzugsweise parallel angeordnet sind. Der Detektor 12 ist dazu eingerichtet, eine Detektorzählrate der Myonen nach zumindest teilweisem Durchtritt durch das Medium 101 im Behälter 102 zu detektieren. Die Detektorzählrate wird durch die Höhe H und Dichte des zu messenden Mediums 101 beeinflusst. Aufgrund der Anordnung und Geometrie der verwendeten Szintillatoren bzw. Szintillationszähler, können sich Myonen beispielsweise entlang der Trajektorien 220 und 221 bewegen, um den Behälter, das Medium und den Detektor durchzulaufen.

In Figur 5 ist die Messvorrichtung 12 seitlich an dem Behälter 102, der mit einem Medium 101 befüllt ist, angeordnet. Die detektierten Myonen durchlaufen den Behälter 102 und das zu messenden Medium 101 in einem gewissen Winkelbereich um eine Zentraltrajektorie 520, welche einen Zenit-Winkel z aufweist.

Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus eines richtungsselektiven Detektors 12 einer Messvorrichtung 10 zur Füllstandmessung.

Die Messvorrichtung 10 weist den vorhergehend beschriebenen Detektor 12 und mindestens eine Auswerteeinheit 14 auf. Der richtungsselektive Detektor 12 weist ein Paar von Szintillationszählern l2a, l2b auf. Diese sind jeweils an einen empfindlichen Lichtsensor 421, 422 angeschlossen, welche jeweils dazu eingerichtet sind, die in den Szintillationszählern l2a, l2b durch die von der auftreffenden sekundären kosmischen Strahlung (z.B. Myonen) erzeugten Lichtpulse in ein elektrisches Signal, z. B. einen äquivalenten Spannungs- oder Strompuls, umzuwandeln. Bei den Lichtsensoren 421, 422 kann es sich beispielsweise um eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre (PMT) oder um einen Silizium-

Photoelektronenvervielfacher (SiPM) handeln. Die Auswerteeinheit 14 weist eine Diskriminatoreinheit 430, eine Koinzidenzeinheit 440, eine Ereigniszähleinheit 450 und mindestens eine Auswertekomponente 460 auf. Ein Myon mi, welches das zu messende Medium bereits durchlaufen hat und den Detektor 12 durchläuft, erzeugt einen koinzidenten Lichtpuls in dem ersten l2a und zweiten Szintillationszähler l2b durch Wechselwirkung mit deren Materie. Der erste Lichtsensor 421 und der zweite Lichtsensor 422 wandeln die in den

Szintillationszählern l2a, l2b erzeugten Lichtpulse in ein entsprechendes elektrisches Signal um. Die Diskriminatoreinheit 430 trennt Nutzsignale von

Störsignalen (beispielsweise thermisches Rauschen) entsprechend der detektierten Signalform (Amplitude, Zeitdauer über Schwellwert etc.) ab. Die so gefilterten Signale werden weiter zur Koinzidenzeinheit 440 geleitet, die dazu eingerichtet ist, koinzidente Signale, welche beim Durchgang des Myons durch das Paar von Szintillationszählern l2a, l2b entstehen, zu detektieren. Die Ereigniszähleinheit 450 zählt die Anzahl der koinzidenten Ereignisse und ermittelt so eine Detektorzählrate Ni.

Durch die Auswertekomponente 460 erfolgt das Auswerten der durch die

Ereigniszähleinheit 450 ermittelten Detektorzählrate der detektierten koinzidenten Ereignisse und das Ermitteln der auf den wenigstens einen Einfluss auf die Flussrate der Teilchen sekundärer kosmischer Strahlung am Ort der Messvorrichtung 10 korrigierte Zählrate. Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Verwendung einer

Messvorrichtung 10 zur Bestimmung des Sedimentationsgrades eines Stausees. Der Detektor 12 ist seitlich an einer Staumauer gegenüber einem Stausee angeordnet. Die Auswerteeinheit 14 bestimmt die Höhe H der Sedimentationsschicht 701 des

Stausees anhand der durch den Detektor 12 ermittelten korrigierten Zählrate von Myonen, die den Stausee (sprich Staumauer, aufgestautes Wasser) durchlaufen haben. Da die korrigierte Zählrate durch das maximal aufgestaute Wasser H w , die Sedimentationsschicht und die Staumauer 710 beeinflusst werden, kann basierend auf der korrigierten Zählrate die Höhe H der Sedimentationsschicht 701 ermittelt werden. Alternativ kann die Messvorrichtung 10 auch im Stausee versenkt sein und bspw. eine zur Erdoberfläche senkrechte Zentraltrajektorie aufweisen.

Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass“umfassend“ und„aufweisen“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und„eine“ oder„ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsformen beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsformen verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.