Эталонный образец для градуировки нейтронных влагомеров Советский патент 1991 года по МПК G01N23/00 

малого содержания влажности, блоки первого вида вьшолнены из материала, идентичного блокам второго вида, и заключены в оболочку из водородсодержащего материала, масса которой определяется соотношением

W-pe-VMi

m lOO-MjiN

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

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения влажности сыпучих материалов, конкретнее к эталонным образцам для градуировки нейт ронных влагомеров, и быть использовано в черной металлургии для метрологического обеспечения нейтронных влагомеров. Известны эталонные образцы для градуировки нейтронных влагомеров, которые представляют собой помещенные в корпус материалы двух типов, один из которых является водородсодержащим, а другой состоит из обез 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 нейтронных влагомеров и заменяют образцы из натурального материала, например цемента, песка с естественной влаж ностью. , - - . : Недостатки этих эталонных образцов следующие. Известные эталонные образцы, одно родные по влажности и насьшной массе можно вьшолнить только из мелкодиспе ных материалов, гранулометрический с тав которых либо постоянен, либо кол лется в узком диапазоне. Такие образ Предназначены дпя градуировки нейтрон ных влагомеров, измеряющих объемную влажность материалов. Это не позволяе воспроизводить с достаточной точност свойства, в частности насьтную массу крупнодисперсных материалов с неоднородньм гранулометрическим составом, и не позволяет использовать их для градуировки нейтронных влагомеров, измеряющих весовую влажность материалов, у которых гранулометрический состав, пористость и насьтная 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 образх ов, 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 вьтолнены из водородсодержащего материгша, в частности из полиэтилена (СН)п, являющегося замедлителем быстрых нейтронов. Другие слои выполнены из материала, практически не замедляющего быстрые нейтроны, в частности из магния (Mg). Чередующиеся в определенном порядке слои из замедлителя и незамедлителя плотно скреплены друг с другом и фактически представляют собой сплошрую однородную массу, которую можно рассматривать применительно к нейтронным влагомерам, как бесконечно большую. Эталонные образцы с различным водородсодержанием имеют слои из замедлителя различной толщины, чередующиеся со слоями из незамедлителя, также имеющего различ,ную Толщину. Эти слои чередуются между собой в различных комбинациях. Для градуировки нейтронных влагомеров в широком диапазоне влажности 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 обтьемной влажности и поэтому предназначен для градуировки влагомеров, измеряющих только объемную влажность материалов, имеющих постоянную плотность, таких как песок, цемент, почва и др. Однако имеется целый ряд сыпучих материалов (кокс, коксовая мелочь, коксовый орешек и т.п.) гранулометрический состав, пористость, следовательно, и насьтная масса которых меняются в широком диапазоне . При измерении влажности таких материалов влагомером возникает погрешность вследствие влияния колебаний насьшной 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 (например, 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 .водородсодержаг ие материалы, а блоки второго вида химически чистые соединения по элементному составу, идентичные составу измеряемого материала, при этом количество блоков первого вида N.j определяется в зависимости от заданной влажности соотношением 1122099 5 г . 10 15 , и р н с гд 0 пр ме 35 ст вы гд 45 50 Бл ал ян по ни ни но Рс-У-М, 100-М W - значение весовой влажности, воспроизводимое эталонным образцом, %: Df - значение насьшной массы, воспроизводимое образцом, г/см; V - внутренний объем корпуса эталонного образца, см М, - масса молекулы водородсодержащего вещества, входящего в блоки первого вида в единицах массы, а.е. 2. масса молекулы воды в атомных единицах массы, a.e.j га - масса одного блока первого вида, г, личество блоков второго вида опляется в зависимости от заданной пной массы эталонного образца ношением N - Рс-У- 3 N , mj - масса трехмерной стержневой решетки, г; m 2 - масса одного блока второго вида, г, м межцентровое расстояние г трехй стержневой решетки и количестержней S решетки определяются ением N, +N, S Зу(Ук, +V- межцентровое расстояние трехмерной стержневой решетки, - максимальные геометрические размеры блоков первого или второго вида, см; - количество стержней. могут содержать в с:ёбе материнаходящиеся в различных состонапример пленках, пластинах, ках, гранулах. полнительной целью изобретевляется упрощение изготовлебразцов малого содержания влаж.

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

W-pcV Mr ; 100-M2,Nj,

На чертеже общий вид эталонного образца.

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

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

Блоки первого и второго видов 3,

4могут иметь форму выпуклого многоугольника, например форму куба,-. прямоугольного параллелепипеда, цилиндра или шара.

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

С уменьшением значений влажности воспроизводимых эталонным образцом, уменьшается общая масса водородсодержащих элементов, поэтому при постоянном количестве блоков первого вида li, уменьшается масса (тц) и, следовательно, габариты одного блока второго вида, что затрудняет изготовление блоков первого вида при уменьшении влажности образца.

Поэтому для получения эталонных образцов со значениями влажности в диапазоне, близкими к нулю (например, менее 2%), блоки первого вида могут быть заменены блоками второго вида, внешняя сторона которых покрыта оболочкой из водородсодержащего материала.

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, образующегося в эталонном образце при градуировке влагомера 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 материала, являющегося хорошим по лотителем н.ейтронов, например карбидом бора. Кроме того, эти слои материала одновременно служат биологической защитой персонала, обслуживающего эталонный образец, от нейтронного излучения. . .

Эталонный образец две конструктивные модификации, первая позволяет градуировать нейтронные влагомеры накладного типа (поз.5), вторая модификация эталонного образца .имеет канал 6 для введения внутрь погружного датчика.

Градуировка нейтронного влагомера осуществляется следующим образом.

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

Эталонньй образец позволяет,наиболее полно (по сравнению с аналогаMHj воспроизводить характеристики материалов, различных по своим физико-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 раз2099

личную влажность от О до 100% и различньш химический состав.

f. Изобретение позволяет производить градуировку любых типов нейтронных влагомеров, как одноканальных, так и двухканальных. Возможность воспроизведения значений влажности и