Эталонный образец для градуировки нейтронных влагомеров

Эталонный образец для градуировки нейтронных влагомеров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1, ЭТАЛОННЫ ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ НЕЙТРОННЫХ ВЛАГОМЕРОВ, состоящий из помещенных в корпус материалов двух видов, один из,которых является водород сод ержащ1Ш, отличающийся тем, что, .с целью повышения точности градуировки, внутри Kopnycia вьшолнена трехмерная стержневая решетка, в узлах которой размещены попеременно объемные блоки двух видов,/причем блоки первого вида,содержат водородсодержащие мате-, риалы, а блоки второго вида содержат химически чистые соединения, идентичные составу измеряемого материала, при этом количество блоков первого вида N,( выбрано в зависимости от заданной влажности соотношением W РйУ М N 100-М га, где W - значение весовой влажности, воспроизводимое эталонным образцом, %, значение насыпной массы, воспроизводимое образцом. 3. г/см внутренний, объем корпуса V эталонного образца, см М, масса молекулы водородсодержащего вещества, входящего в блоки первого вида в атомных единицах, а.е.J Мл - масса молекулы воды в атомных единицах, а.е.; m - масса одного блока первого вида, г, а .количество блоков второго вида определяется в зависимости от заданной насьтной массы эталонного а $ образца соотношением а с РсУ - Щэ N т. где т - масса трехмерной стержневой решетки, г, га,- - масса одного блока второго вида, г, цричем, межцентровое расстояние г трехмерной стержневой решетки и к; личество стержней S решетки определяется выражением с: С а -1н,-ь N г где а - максимальный геометрический размер блоков первого или второго вида, см;; 2 з(К N,) 2. Эталонньй образец по 1, отличающийся тем, что с целью упрощения изготовления образцов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистичесних

РЕСПУБЛИН ()) G 01 N 23/00 г =

3 а

N+N

S = 3(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изоьгетениям и отн ытиям п1и гкнт сса

1 (21) 3627031/25 (22) 29.07.83 (46) 23.04.91. Бюл. № 15 (71) Особое проектно-конструкторское бюро научно-производственного объединения "Черметавтоматика" (72) Л.Т.Глушкова, А.К.Стройковский, В.А.Пронякин, А.Н.Синчуков и А.Н.Шейкин (53) 621.039.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 763720, кл. G 01 N 1/O0, 1978.

Автои кое свидетельство СССР

¹- 539250, кл. G 01 N 1/00, 1975.

Патент США № 4152600, кл. G 01 N 23/00, опублик., 01.05. 1979 ° (54) (57) 1. ЭТАНОННИЙ ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ГРАДУ ИРОВКИ НЕЙТРОННЫХ ВЛАГОМЕРОВ, состоящий из помещенных в корпус материалов двух видов, один из которых является водородсодержащим, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности градуировки, внутри корпуса выполнена трехмерная стержневая решетка, в узлах которой размещены попеременно объемные блоки двух видов„ причем блоки первого вида содержат водородсодержащие материалы, а блоки второго вида содержат химически чистые соединения, идентичные составу измеряемого материала, при этом количество блоков первого вида N выбрано в зависимости от за1 данной влажности соотношением

ы M с V Ì t

100 М2 ш

1 где M — значение весовой влажности, воспроизводимое эталонным образцом, %;

„„SU„„1122099 A 1

2 7 — значение насыпной массы, воспроизводимое образцом, г/см

V — - внутренний, объем корпуса эталонного образца, см

М вЂ” масса молекулы водородсо1 держащего вещества, входящего в блоки первого вида в атомных единицах, а.е., N — масса молекулы воды в атом2 ных единицах, а.е.; ш — масса одного блока первого

3 вида, г, а количество блоков второго вида N< определяется в зависимости от заданной насыпной массы эталонного образца соотношением 3, - — щ, 2 ш где m — масса трехмерной стержнеЭ вой решетки, г, m — масса одного блока второ2

ro вида, r, причем, межцентровое расстояние r трехмернои стержневой. решетки и количество стержней S решетки определяется выражением где а — максимальный геометрический размер блоков первого или второго вида, см

2. Эталонный образец по 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что с це-, лью упрощения изготовления образцов малого содержания влажности, блоки первого вида выполнены из материала, идентпчного блокам второго вида, и заключены в оболочку из водородсоm

° м ы

3122099 и держащего материала, масса которой. определяется соотношением

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения влажности сыпучих материалов, конкретнее к эталонным образцам для градуировки нейт- f5 ронных влагомеров, и может быть использовано в черной металлургии для метрологического обеспечения нейтронных влагомеров.

Известны эталонные образцы для 20 градуировки нейтронных влагомеров, которые представляют собой помещенные в корпус материалы двух типов, один иэ которых является водородсодержащим, а другой состоит из обеэ- 2 воженного натурального вещества.

Для получения однородных эталонных образцов приготавливают смесь из необходимых материалов. Изменяя количество вводимого парафина, получают заданную конечную влажность образца.

Для получения эталонных образцов приготавливают основной компонент путем смешивания, по крайней мере, двух составляющих с одинаковой насыпной массой, но с различной пористостью. Основной компонент приготавливаемого образца нагревают, вводят в него парафин и помещают в корпус. Указанные эталонные образцы применяются для градуировки нейтрон-, ных влагомеров и заменяют образцы. из натурального материала, например цемента, песка с естественной влажг ностью, 1

Недостатки этих эталонных образцов следующие.

Известные эталонные образцы одно 0 родные по влажности и насыпной массе, можно выполнить только из мелкодисперсных материалов, гранулометрический состав которых либо постоянен, либо колеблется в узком диапазоне. Такие образцы предназначены для градуировки нейтрон- t ных влагомеров, измерявших объемную влажность материалов. Это не позволяет воспроизводить с достаточной точностью свойства, в частности насыпную массу крупнодисперсных материалов с неоднородным гранулометрическим составом, и не позволяет использовать их для градуировки нейтронных влагомеров, измеряющих весовую влажность материалов, у которых гранулометрический состав, пористость и насыпная масса колеблются в широком диапазоне, таких как кокс, коксовая мелочь, коксовый орешек и аглошихта. При использовании натуральных материалов в качестве основных компонентов эталонных образцов ухудшается однородность и стабильность изготовления образцов, вследствии различий в химическом составе различных месторождений, что приводит к снижению точности градуировки.

Наиболее близким к изобретению является эталонный образец для градуировки нейтронных влагомеров, также состоящий из помещенных в корпус материалов двух видов, один из которых является водородсодержащим.

Образец состоит из тонких слоев.

Одни слои выполнены из водородсодержащего материала, в частности из полиэтилена (СН )п, являющегося замедлителем быстрых нейтронов. Другие слои выполнены из материала, практически не замедляющего быстрые нейтроны, в частности из магния (Ng).

Чередующиеся в определенном порядке слои из замедлителя и незамедлителя плотно скреплены друг с другом и фактически представляют собой сплошную однородную массу, которую можно рассматривать применительно к нейтронным влагомерам, как бесконечно большую. Эталонные образцы с pasличным водородсодержанием имеют спок из замедлителя различной толщины, чередующиеся со слоями из незамедлителя, также имеющего различную толщину. Эти слои чередуются между собой в различных комбинациях.

Для градуировки нейтронных влагомеров в широком диапазоне влажно1122099 сти применяются наборы эталонных образцов, имеющих различное количество водородсодержащих слоев. Конструктивно эталонные образцы выполнены в двух видах — для градуировки нейтронных влагомеров с датчиками накладного типа и влагомеров с датчиками погружного типа.

Недостатком таких эталонов является то, что набор эталонов воспроизводит ряд значений объемной влажности и поэтому предназначен для градуировки влагомеров, измеряющих только объемную влажность материалов, имеющих постоянную плотность, таких как песок, цемент, почва идр °

Однако имеется целый ряд сыпучих материалов {кокс, коксовая мелочь, коксовый орешек и т.п.) гранулометрический.состав, пористость, следовательно, и насыпная масса которых меняются в широком диапазоне. При измерении влажности таких материалов влагомером возникает погрешность вследствие влияния колебаний насыпной массы на показания приборов. В этом случае требуется измерять весовую влажность материала, т.е. объемную влажность, отнесенную к массе сухого материала.

Однако известные эталонные образцы воспроизводят только значение объемной влажности.

Целью изобретения является повышение точности градуировки, учитывающей свойства реальных сыпучих материалов.

Поставленная цель достигается тем, что эталонный образец для градуировки нейтронных влагомеров, состоящий из помещенных в корпус материалов двух видов, один из которых является водородсодержащим (напри- мер, парафин, полиэтилен, капролон, оргстекло, пенопласт), содержит размещенную в корпусе трехмерную стержневую решетку, в узлах которой размещены попеременно объемные блоки двух видов, причем блоки первого вида содержат .водородсолержащие материалы, а блоки второго вида химически чистые соединения по элементному составу, идентичные составу измеряемого материала, при этом количество блоков первого вида N определяется в зависимости от заданной влажности соотношением

"1 = 100 М., ш. где И вЂ” значение весовой влажности, воспроизводимое эталонным образцом, 7.:

f z — значение насыпной массы, воспройзводимое образцом, г/см, 1 — внутренний объем корпуса эталонного образца, см

M1 — масса молекулы водородсодержащего вещества, входящего в блоки первого вида в атомных единицах массы, а.е.I

M> — масса молекулы воды в атомных единицах массы, а.е.

У

m, — масса одного блока первого вида, г, и количество блоков второго вида определяется в зависимости от заданной

25 насыпной массы эталонного образца соотношением

Ре ш З

"r =—

5

r = — ьа и + и

1 2

40 где r — межцентровое расстояние трех45 мерной стержневой решетки, см, а — максимальные геометрические размеры блоков первого или второго вида, см, -..S — количество стержней.

Блоки могут содержать в себе материалы, находящиеся в различных состояних, например пленках, пластинах, порошках, гранулах.

Дополнительной целью изобретения является упрощение изготовления образцов малого содержания влажности, где m> — масса трехмерной стержневой решетки, г;

m 2 — масса одного блока второго вида, г, причем межцентровое расстояние r трехмерной стержневой решетки и количе35 ство стержней S решетки определяются выражением

1 Я2099

Данная цель достигается тем, что блоки первого вида выполнены из материала, идентичного блокам второго вида, и заключены в оболочку из водородсодержащего материала, масса которой определяется соотношением

Е

100 М, И

На чертеже изображен общий вид эталонного образца.

Эталонный образец содержит корпус 1, в полости которого размещена трехмерная металлическая решетка ?, в узлах которой укреплены блоки 3, 4 двух видов. Блоки первого вида

3 содержат водородсодержащие соединения (например, парафин, полиэтилен, оргстекло, кяпролон или пенопласт), блоки 4 второго вида содержат химически чистые основные компоненты по элементному составу, в процентном отношении соответствующие тем,которые присутствуют в измеряемом материале.

Блоки первого и второго видов 3, 4 могут иметь Форму выпуклого многоугольника, например :Форму куба, прямоугольного параллелепипеда, цилиндра или шара.

В зависимости от назначения эталонного образца и требуемых метро1 логических характеристик изменяются количество блоков первого и второго вида, межцентровое расстояние трехмернои стержневой решетки, геометрические размеры блоков первого и второго випов и масса элементов, входящих в блоки 3, 4.

С уменьшением значений влажности, воспроизводимых эталонным образцом, уменьшается общяя масса водородсодержащих элементов, поэтому при постоянном количестве блоков первого вида И <, уменьшается масса (m„)

:и, следовательно, габариты одного блока второго вида, что затрудняет изготовление блоков первого вида при уменьшении влажности образца.

Поэтому для получения этялонных образцов со значениями влажности в диапазоне, близкими к нулю (например, менее 27), блоки первого вида могут быть заменены блоками второго вида, внешняя сторона которых покрыта оболочкой из водородсодержащего материала.

45 рая модификация эталонного образца

Выбор состава материала эталонного блока, в частности материала, входящего в блоки второго вида 4, осуществляется путем анализа состава и свойств материалов различных месторождений, влажность которых измеряется нейтронным влагомером, и определения оптимального состава в диапазоне, позволяющем получить эталонный образец, по своим характеристикам близкий к измеряемому материалу любого месторождения.

Для сохранения метрологических характеристик эталонного образца стабильными в течение длительного времени путем сохранения стабильным элементного состава корпус 1 эталонного образца и блоки первого и второго вида 3, 4 выполнены герметичными, Для уменьшения искажений нейтронного поля, образующе гося в эталонном образце при градуировке влягомера под воздействием окружающей среды, которые приводят к изменению метрологических характеристик эталонного образца и снижению точности градуировки, внутренняя сторона корпуса покрыта защитным слоем материала с высоким альбедо, являющегося хорошим отражателем нейтронов, например сталью, а наружная сторона покрыта защитным слоем мате. риала, являющегося хорошим поглотителем нейтронов, например карбидом . бора. Кроме того, эти слои материала оДновременно служат биологической защитой персонала, обслуживающего эталонный образец, от нейтронного излучения..

Эталонный образец имеет две конструктивные модификации, первая поз.— воляет градуировать нейтронные влагомеры накладного типа (поз.5), втоимеет канал 6 для введения внутрь погружного датчика.

Градуировка нейтронного влагомера осуществляется следующим образом.

Датчик влягомера поочередно устанавливают в канале первого, второго и третьего эталонного образца и каждый раз регистрируют значения выходных сигналов влагомера в первом o6pasце, во втором образце и в третьем образце. Затем определяют градуировочные коэффициенты.

Эталонный образец позволяет,наиболее полно (по сравнению с аналога1122099

I0 личную влажность от 0 до 100Х и различный химический состав.

Техред Л.Олийнык

Редактор С.Титова

Корректор С.Шекмар

Заказ 1898 Тираж 413 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-. 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101

9 ми) воспроизводить характеристики материалов, различных по своим физи ко-химическим свойствам, в частности по химическому и гранулометрическому составу, и воспроизводить различные значения влажности и плотности. Конструкция эталонного образца такова, что позволяет имитировать практически любые материалы от мелкодисперсных до крупнопористых, имеющих разИзобретение позволяет производить градуировку любых типов нейтронных влагомеров, как одноканальных, так и двухканальных. Возможность воспроизведения значений влажности и значений плотности материала повы-! шает точность градуировки влагомеров.