Нейтронный влагомер Советский патент 1983 года по МПК G01N23/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, при измерении влажности металлургииеского кокса.

Известны радийизотопные измерительные системы, содержащие два приемника излучения - измеряемого и эталонного, промежуточный преобразователь, сервопривод, компенсационный клин и выходной прибор. Разностный сигнал от измеряемого и эталонного излучений воздействует на сервопривод, перемещающий компенсационный клин таким образом, . что величина разностного сигнала приводится к нулю. Отсчет ведется по положению компенсационного клина I.

Недостаток этой измерительной систе1«ь заключается в сложности, обусловленной наличием второго приемника излучения и компенсационного клина.

Наиболее Близким техническим решением к изобретению является известный нейтронный влагомер, содержащий последовательно соединенные источник излучения, датчик излучения, блок предварительного усиления, регистрирующий блок и записывающий прибср. Источник излучения излучает быстрые нейтроны и в окружающем его материале объекте контроля, например коксе формируются медленные нейтроны, плотность которых измеряется с помощью датчика из лучения, по этой плотности судят о влажности материала.. Полученный сигнал усиливается, преобразуется и по.ступает н. потенциометр 23.

Недостаток этого нейтронного вла гомера заключается в низкой точности измерения влажности, обусловленной тем, что не учитывается в

15 явном виде сложная зависимость Смодель объекта контроля) между интенсивностью излучения быстрых нейтронов и плотностью медленных нейтронов, параметры которюй собственно

20 и характеризуют влажность анализируемого материала; не устраняются динамические искажения измерительной цепи и эффекты действующих на нее помех.

25

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в известный нейтронный влагомер, содержащий последователь30но соединенные источник излучения,

датчик излучения, блок предварительного усиления, регистрирующий блок, а также записывающий прибор, введены последовательно включенные электрический задатчик интенсивности излучения, модель объекта контроля, модель, измерительной цепи, первый блок сравнения, ограничитель первый интегратор, выход которого подключен к входу записывающего прибора и второму входу модели объекта контроля, выход регистрирующего блока соединен с вторым входом первого блока сравнения.

Модель измерительной цепи содержит последовательно соединенные второй блок сравнения, второй интегратор, выход которого поделючен к входу второго блока сравнения.

На чертеже представлена схема нейтронного влагомера.

Нейтронный влагомер содержит Источник 1 излучения, Объект 2 контроля, датчик 3 излучения, блок 4 предварительного усиления, регистрирующий блок 5/ задатчик б интенсивности излучения, модель 7 объекта контроля, первый блок 8 сравнения, и первый интегратор 9, образующие мдель измерительной цепи 10, второй блок 11 сравнения, ограничитель 12, например, усилитель с насыщением, второй интегратор 13, записывающий прибор 14, например автоматический электронный потенциометр.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 излучения излучает быстрые нейтроны, которые, проходя через объект 2 контроля, например, кокс, формируют медленные нейтроны, плотность которых зависит от содержания влаги в материале. Плотность медленных нейтронов измеряется датчком 3 излучения (в частности, датчиком типа ДВН-2). Сисгнал с выхода датчика 3 поступает на блок 4 предварительного усиления (типа БПУ-3), а затег на регистрирующий блок 5 (типа РБ-2), на выходе которого получается электрический сигнал, пропорциональный плотности медленных нейтронов.

Задатчиком 6 интенсивности излучения задается сигнал, пропорциональный интенсивности источника 1 излучения. Этот сигнал поступает на модель 7 обьекта контроля, которую в рабочем диапазоне изменений влажности кокса можно представить, в. частности., в виде экспоненциальной зависимости, т.е.

Vt)..

где Ip(t) - сигнал на выходе модели объекта контроля в t-ый момент времени.

I - выходной сигнал задатчика G;

k(t) - коэффициент, характеризующий влажность кокса. Сигнал I в блоке 7 преобразуется по указанной зависимости и поступает на вход модели 10 измерительной цепи, например, в виде инерционного звена первого порядка, которое описывается выражением

d И .to +

I(t) Klp(t),

dt

где К - коэффициент усиления;

Т - постоянная времени инерции, выходной сигнал модели измерительной цепи.

Таким оператором удовлетворительно описывается натурная измерительная цепь, содержащая датчик 3 излучения, блок 4 предварительного усиления и регистрирующий блок 5.

Сигнал 1ц натурного, измерительного канала с выхода регистрирующего блока 5 и сигнал 1 модельного измерительного канала с выхода интегратора 9 поступает на входы второго блока 11 сравнения, где из сигнала IH вычитается сигнал I. Сигнал Д1 о полученной разности подается на вход ограничителя 12, где срезаются большие выбросы сигнала Л1, Обусловленные редкими, но большими по величине помехами. Введение ограничителя 12 повышает точность дальнейшего преобразования сигнала.

Сигнал с выхода ограничителя 12 поступает на вход второго интегратора 13 .И-регулятора) модели объекта.

На выходе интегратора 13 получается сигнал о величине, k(t) по слет зависимостям

Т k(t) j6l(©)d©,

Ul(«) при |Д1(61)| А

ul (0) - А при Л1 (&} 7 А

I -А при ul (в) -А

где А - постоянный коэффициент, устанавливающий величину зоны ограничения ограничителя 12

Сигнал k(t) характеризует влажность кокса и записывается записывающим прибором 14.

Введение в радиоизотопную измерительную скстему модели объекта контроля, модели измерительной цепи, блока сравнения, ограничителя и интегратора позволяет в явном виде учитывать преобразование излучения в объекте контроля и измерительной цепи и соответственно более точно измерять свойства объекта контроля, во-первых за счет применения точ