СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ Российский патент 2005 года по МПК G01N23/12 

Предлагаемое изобретение относится к способам определения влажности сыпучих веществ нейтронным методом. Оно может быть использовано при создании нейтронных влагомеров доменного кокса, аглошихты, почвы, песка, цемента и других сыпучих материалов.

Известны нейтронные методы определения влажности, основанные на способности ядер водорода замедлять быстрые нейтроны. Известные методы заключаются в облучении контролируемого материала быстрыми нейтронами с последующей регистрацией нейтронов, замедленных в результате взаимодействия быстрых нейтронов с ядрами водорода влаги и контролируемого вещества, и определении значения влажности по калибровочной зависимости [1].

Наиболее близким к заявляемому техническим решением является способ определения влажности, заключающийся в том, что поток замедленных нейтронов, образующихся при облучении измеряемого вещества быстрыми нейтронами от источника, регистрируется двумя группами детекторов-счетчиков медленных нейтронов, максимумы спектральной чувствительности которых разнесены при помощи кадмиевого фильтра в пределах диапазона энергий замедляющихся нейтронов [2].

При этом выходные сигналы детекторов I₁ и I₂ описываются линейными уравнениями:

I₁=a₁+a₂ρ _c+a₃ρ _w;

I₂=b₁+b₂ρ _c+b₃ρ _w.

где: ρ _w - количество влаги, содержащееся в единице объема измеряемого вещества;

ρ _c - насыпная плотность сухого вещества;

a₁-a₃ и b₁-b₃ - постоянные коэффициенты, определяемые при градуировке прибора и характеризующие чувствительность излучателя преобразователя к изменению ρ _c и ρ _w измеряемого вещества.

В прототипе решаются эти уравнения и вычисляется содержание влаги в анализируемом веществе W по формуле:

Недостатки прототипа обусловлены тем, что при таком способе определения влажности предварительно должна быть проведена градуировка прибора для получения зависимости значений I₁ и I₂ от насыпной плотности как сухого ρ _c, так и влажного ρ _w материала. А это приводит, в свою очередь, к тому, что в погрешность определения влажности включаются обе погрешности градуировок. Кроме того, необходимо провести градуировку практически дважды, что является достаточно трудоемкой процедурой.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого способа, заключается в уменьшении погрешности определения влажности сыпучих материалов и уменьшении трудоемкости работ при проведении градуировки.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения влажности, заключающемся в том, что поток замедленных нейтронов, образующихся при облучении измеряемого вещества быстрыми нейтронами от источника, регистрируют двумя группами детекторов-счетчиков медленных нейтронов, максимумы спектральной чувствительности которых разнесены в пределах диапазона энергий замедляющихся нейтронов, например, при помощи кадмиевого фильтра, измеряют выходные сигналы от каждой из групп детекторов при отсутствии анализируемого материала, а также после поочередной подачи материала с известной влажностью, в результате чего получают зависимость влажности от отношения значения сигналов одной группы детекторов за вычетом значения сигналов этих детекторов при отсутствии измеряемого материала к значению сигналов другой группы детекторов за вычетом значения сигналов этих детекторов при отсутствии измеряемого материала, а по полученной зависимости определяют влажность анализируемого вещества.

Предлагаемый способ может быть реализован следующим образом. Непосредственно перед градуировкой, при отсутствии материала на позиции измерения, измеряют выходные сигналы первой a₁ и второй b₁ групп детекторов. Затем на позицию измерения поочередно подается материал с известной влажностью W и измеряются выходные сигналы первой I₁ и второй I₂ групп детекторов. В результате градуировки появляется искомая зависимость:

Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что, в отличие от прототипа, в заявляемом способе требуется градуировка прибора только по одному параметру - зависимости непосредственно влажности от отношения значения сигналов одной группы детекторов за вычетом значения сигналов этих детекторов при отсутствии измеряемого материала к значению сигналов другой группы детекторов за вычетом значения сигналов этих детекторов при отсутствии измеряемого материала. При этом учитывать изменение плотности как сухого, так и влажного материала в процессе градуировки и измерения не требуется. Тем самым уменьшается погрешность градуировки, а следовательно, и погрешность измерения анализируемого материала и, кроме того, существенно уменьшается трудоемкость выполнения самой градуировки.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критериям изобретения "новизна" и "существенные отличия".

ЛИТЕРАТУРА

1 Емельянов В.А. Полевая радиометрия влажности и плотности почвогрунтов. М.: Атомиздат. 1970. С.71.

2 Стройковский А.К., Першин А.А., Шейкин А.Н. Новые средства измерения влажности шихтовых материалов в черной металлургии. Измерительная техника. 1980. №4. С.54-55.

Использование: для определения влажности. Сущность: заключается в том, что поток замедленных нейтронов, образующихся при облучении измеряемого вещества быстрыми нейтронами от источника, регистрируют двумя группами детекторов-счетчиков медленных нейтронов, максимумы спектральной чувствительности которых разнесены в пределах диапазона энергий замедляющих нейтронов, например, при помощи кадмиевого фильтра, при этом измеряют выходные сигналы от каждой из групп детекторов при отсутствии анализируемого материала, а также после поочередной подачи материала с известной влажностью, в результате чего получают зависимость влажности от отношения значения сигналов одной группы детекторов за вычетом значения сигналов этих детекторов при отсутствии измеряемого материала к значению сигналов другой группы детекторов за вычетом значения сигналов этих детекторов при отсутствии измеряемого материала, а по полученной зависимости определяют влажность анализируемого вещества. Технический результат: уменьшение погрешности определения влажности сыпучих материалов и уменьшение трудоемкости работ при проведении градуировки.

Способ определения влажности сыпучих веществ, при котором поток замедленных нейтронов, образующихся при облучении измеряемого вещества быстрыми нейтронами от источника, регистрируют двумя группами детекторов-счетчиков медленных нейтронов, максимумы спектральной чувствительности которых разнесены в пределах диапазона энергий замедляющихся нейтронов, например, при помощи кадмиевого фильтра, отличающийся тем, что измеряют выходные сигналы от каждой из групп детекторов при отсутствии анализируемого материала, а также после поочередной подачи материала с известной влажностью, в результате чего получают зависимость влажности от отношения значения сигналов одной группы детекторов за вычетом значения сигналов этих детекторов при отсутствии измеряемого материала к значению сигналов другой группы детекторов за вычетом значения сигналов этих детекторов при отсутствии измеряемого материала, а по полученной зависимости определяют влажность анализируемого вещества.