Способ определения объемной массы твердой фазы капиллярно- пористых материалов
Патент 824753
Авторы
Способ определения объемной массы твердой фазы капиллярно- пористых материалов
Иллюстрации
Реферат
Союз Севетсних
О П И С А Н И Е оо824253
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Социалистических
Реслублии
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свод-ву— (51) M.Êë. С 01 N 33/38
G 01 N 23/О2 (22) Заявлено 05.02.79 (21) 2721179/29-33 с присоединением заявки— (23) Приоритет —. (43) Опубликовано 80.04.82. Бюллетень № 16 (45) .Дата опубликования описания 30.04.82
Государственный иомитет
so делам изобретений и открытий (53) УДК 621.384 (088.8) « (72) Авторы изобретения
«
«
E
И .".««
Ю. Ф. Бабикова, P. А. Беренцвейг, П. Л. Грузин, В. В. Кадилин, А. 3. Кичев и В. Т. Самосадный (71) Заявитель
Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт
« (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ МАССЫ
ТВЕРДОЯ ФАЗЫ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ
МАТЕРИАЛОВ
1 2
1, (К„+ОO>> К, +
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и, в частности, касается неразрушающего метода определения объемной массы твердой фазы капиллярнопористых материалов, например асбестоцементных.
Известен способ определения плотности и влажности капиллярно-пористых материалов путем просвечивания последних с помощью радиоактивных изотопов (Ц. При этом для определения плотности используют источники гамма-излучения, а для определения влажности — источники нейтронного излучения.
Недостатком данного способа является низкая точность измерения.
Наиболее ближим из известных является способ определения объемной массы твердой фазы капиллярно-пористых материалов, включающий одновременное облучение материала с помощью источников нейтронноr0 и гамма-излучений н регистрацию с помощью детекторов интенсивности рассеянных нейтронного и гамма-излучений, по величине которых определяют влажность, плотность и объемную массу материалов (2). Недостатком данного способа также является низкая точность измерения из-за влияния . толщины контролируемого материала на интенсивность рассеянных потоков нейтронного и гамма-излучения.
Целью изобретения является повышение точности определения объемной массы материалов.
Поставленная цель достигается тем, что при реализации известного способа определения объемной массы твердай фазы капиллярно-пористых материалов, включающего одновременное облучение материала с помощью источников нейтронного и гаммаизлучений и регистрацию с помощью детекторов интенсивности рассеянных нейтронного и гамма-излучений, по величине которых определяют влажность, плотность и объемную массу материалов, дополнительно определяют коэффициент коррекции, равный отношению изменения интенсивности рассеянного гамма-излучения. к влажнос20 ти материала, источники и детекторы нейтронного и гамма-излучений располагают на расстояниях, при которых оба потока рассеянных излучений регистрируют одновременно либо в доинверсионной, либо в заинверсионной областях, и вычисляют объемную массу твердой фазы капиллярнопористых материалов по формуле:
824753
+ R<.b(R,,+0,01т) — aK, 1 1 1 2 где 1,(1)„— интенсивность рассеянного гамма- (нейтронного) излуче- ния;
К вЂ” чувствительность определения плотности влажности материала;
К2 — чувствительность определения объемной влажности материала;
Кз — коэффициент коррекции, рав-, ный отношению изменения интенсивности рассеянного гамма-излучения к влажности материала при постоянной плотности; а — свободный член линейной экстраполяции зависимости интенсивности рассеянного гамма-излучения от плотности;
0 — свободный член линейной экстраполяции зависимости интенсивности нейтронного излучения от влажности; у — плотность воды.
Сущность данного способа определения объемной массы твердой фазы капиллярнопористых материалов состоит в следующем.
Гамма-излучение источника направляют на контролируемый материал ограниченной, толщины, регистрируют рассеянное в материале гамма-излучение в одной из областей доинверсионной или заинверсионной, изменение которого связано с изменением плотности р, в меньшей степени с изменениями объемной влажности W, и толщины влажного капиллярно-пористого материала.
Одновременно поток быстрых нейтронов источника направляют на тот же участок контролируемого материала и регистрируют интенсивность замедленных в материале нейтронов в той же области, что и гамма-излучение (доинверсионной или заинверсионной), изменения которой связаны с изменением объемной влажности, и толщины материала.
По интенсивности замедленных нейтронов (1 „) определяют объемную влажность (W) из соотношения;
1л К2 W+ bi где К2 — чувствительность определения объемной влажности материала в выбранной области регистрации излучения.;
b — свободный член линейной экстраполяции зависимости интенсивности замедленных нейтронов от влажности в выбранной области регистрации излучения.
По найденной объемной влажности определяют приращение интенсивности рассеянного гамма-излучения (Ы ), вызванное наличием влаги в капиллярно-пористом материале:
;Л1, =К, W, где Кз — коэффициент коррекции опреде5
) ляемыи из графика зависимости изменения интенсивности рассеянного гамма-излучения от влажности материала при постоянной плотности.
1О По интенсивности рассеянного гаммаизлучения (1, ) и найденному приращению интенсивности рассеянного гамма-излучения (Ы, ) определяют плотность материала из соотношения:
15 1,— Ы,=К р+а, где К1 — чувствительность определения плотности влажного материала в выбранной области регистрации излучения, 2о а — свободный член линейной экстраполяции зависимости интенсивности рассеянного гамма-излучения от плотности в выбранной области регистрации излучения.
25 Регистрация рассеянных потоков излучений одновременно либо в доинверсионной области, либо в заинверсионной области позволяет скомпенсировать систематическую погрешность определения объемной
30 . массы твердой фазы, возникающую от изменения толщины материала. В этом случае систематическая погрешность определения объемной массы твердой фазы, возникающая от изменения толщины материа35 ла, равна разности соответствующих погрешностей определения плотности и определения влажности;
= р„,„— 0,О1 у W„„, =
= р„„+Ар — 0,01у (Wис, +АР ) =
40 = ()рмст 0,01 Ю ист ) + (Лр — 0,01у . 4W)
Таким образом, при определении объемной массы твердой фазы капиллярно-пористых материалов по данному способу происходит компенсация систематической погрешности
45 измерения, вызываемой изменением тол щины измеряемого материала и коррекция интенсивности рассеянного гамма-излучения по влажности материала.
На фиг. 1 представлена зависимость ин50 тенсивности рассеянного гамма-излучения (1 ) от плотности материала (р) при различных расстояниях Я ) между источником и детектором и различных толщинах материала (d) при объемной влажности
5S (И"), равной нулю. Кривая 1 соответствует
R> и d>, кривая 2 — 8>" и d>, а кривая 3—
R и Ыь причем 4 )R>" и d>)d„.
На фиг. 2 — зависимость интенсивности замедленных нейтронов от объемной влаж5О ности (W) при различных расстояниях
ЯД между источником и детектором и различных толщинах материала (d). Кривая 1 соответствует R2 и di, кривая 2—
R2" и dÄ 3 —.4 и d2, причем
65 R )R2" И dk>. di. 824753
На фиг, 3 представлена зависимость.интенсивности рассеянного у-излучения (1, ) от плотности материала при различных значениях влажности материала в доинверсионной области измерения. Графики 1, :2, 3 и 4 соответствуют значению влажности (W), равной 50, 40, 30 и 20% соответственно.
На фиг. 4 представлена зависимость из.менения интенсивности рассеянного гаммаизлучения (Ы ) от влажности (W) при по стоянной плотности; на фиг. 5 — один из вариантов схемы устройства, реализующего данный способ.
Устройство содержит канал измерения плотности материала, включающий источник 1, детектор 2 и интенсиметр 3 гаммаизлучения, канал измерения влажности, :включающий источник 4, детектор 5, и интенсиметр 6 нейтронного излучения, блок 7 коррекции изменения интенсивности рассеянного гамма-излучения, обусловленного влажностью при постоянной плотности материала, блок 8 вычисления объемной массы твердой фазы и регистратор 9.
От источника 1 направляют гамма-излучение на контролируемый материал 10, ограниченной толщины, которым в частном случае может быть труба из асбестоцемента. С помощью детектора 2 регистрируют поток рассеянного материалом гамма-излучения. Электрические импульсы с детектора
:2 поступают на вход интенсиметра 3.
Одновременно от источника 4 быстрых нейтронов поток нейтронов направляют на
;тот же участок контролируемого материала и регистрируют рассеянное нейтронное из.лучение детектором 5. Электрические импульсы с детектора 5 поступают на вход интенсиметра 6. Сигналы с выходов интенсиметров 3 и 6, пропорциональные интенсивности рассеянного нейтронного и гамма-из.лучения, поступают в блок 7 коррекции, изменяющий измеренную интенсивность рассеянного гамма-излучения I, на величину Ы„.
Сигналы с выходов интенсиметра 6 и блока 7 коррекции 7 поступают в вычислительный блок 8, с выхода которого снимают ,сигнал, соответствующий объемной массе твердой фазы.
Детекторы 2 и 5 устанавливают от соответствующих им источников на расстояниях
R> и R>, обеспечивающих прием обоих рассеянных потоков одновременно, либо в доинверсионной области, либо в заинверсионной области.
Выбор области зависит от конкретных условий измерения. Это определяется главным образом диапазоном измеряемых величин р, W. В практике контроля строительных материалов, плотность .которых невелика, предпочтительнее доинверсионная область измерений.
Кроме того, подобный выбор расстояний между источниками и соответствующими им детекторами позволяет снизить активность источников, а также контролировать
5 влажность и плотность одного и того же участка материала, что повышает объективность контроля.
Формула изобретения
Способ определения объемной массы твердой фазы капиллярно-пористых материалов, включающий одновременное облуЗО чение материала с помощью источников нейтронного и гамма-излучений и регистрацию с помощью детекторов интенсивности рассеянных нейтронного и гамма-излучений, по величине которых определяют влаж35 ность, плотность и объемную массу материалов, отлич а ю щий ся тем, что, с целью повышения точности определения, .дополнительно определяют коэффициент коррекции, равный отношению изменения
40 - интенсивности рассеянного гамма-излучения к влажности материала, источники и детекторы нейтронного и,гамма-излучений располагают на расстояниях, при которых оба потока рассеянных излучений регистри-, 46 руют одновременно либо в доинверсионной, либо в заинверсионной областях, и вычисляют объемную массу твердой фазы-капил-. лярно-пористых материалов по формуле:
Я, 1 + 0 0 f 1 +
ЬО Р,„=, + К, b(K,+0,01т) — aKt, 1 2
55 где 1,(1„) интенсивность рассеянного гамма- (нейтронного) излучения; чувствительность определения плотности влажного материала; чувствительность определения объемной влажности материала; коэффициент коррекции, равный отношению изменеК вЂ”
Кз—
Основным преимуществом предлагаемо1О ro способа является возможность точного ,оперативного неразрушающего контроля объемной массы твердой фазы таких изделий, как свежесформованные трубы, листы из асбестоцемента, что позволит вести
1б автоматическое управление процессом формования этих изделий и повысить качество выпускаемой продукции, так как именно объемная масса твердой фазы определяет качественные характеристики (прочность, 20 долговечность, водо- и газопроницаемость„, морозостойкость и др.) выпускаемой продукции.
8247бЗ
3» огин.ед
Э оглоед
70 фиг.2 ния интенсивности рассеянного гамма-излучения к влажности материала при постоянной плотности; а — свободный член линейной экстраполяции зависимости интенсивности рассеянного гамма-излучения от плотнос-. ти;
Ь вЂ” свободный член линейной экстраполяции зависимости интенсивности нейтронного излучения от влажности; у — плотность воды.
5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Авторское свидетельство СССР № 519621, кл. (л 01 N 23 02, 1974.
2, Осмачкин Б. П. Радиоизотопные ме10 тоды контроля в строительстве. М., «Атомиздат», 1977, с. 80 — 84. . 324753
ФиаХ
Составитель Ю. Лямин
Техред И. Заболотнова
Редактор П. Горькова
Корректор С. Файн
Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»
Заказ 363/270 Изд. № 127 Тираж 883 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4