Устройство для определения плотности поверхностного слоя почвы по вертикали Советский патент 1993 года по МПК G01N33/24 G01N9/24 A01G25/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при исследовании водно-физических свойств почвы на мелиорированных массивах осушительно- увлажнительных систем.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных параметров устройства. ; Цель достигается тем, что устройство для определения плотности поверхностного слоя почвы, по вертикали содержащее источнику -излучения, включающий сцинтиллятор, фотоэлектронный умножитель, делитель напряжения питания и спектрометрический усилитель, помещенные в радиационный защитный корпус и соединенные с блоком о&

работки информации, дополнительно содержит амплитудный селектор и регулируемый источник высокого напряжения, причем вход амплитудного селектора соедц нен с выходом спектрометрического усили теля, а первый и второй выходы подключена соответственно к входам блока обработки информации и регулируемого источника высокого напряжения, выход которого связан с входом делителя напряжения питания, при этом радиационный защитный корпус имеет сквозной канал, соединяющий источник и детектор у -излучения.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что данное устройство отО

Ј

SJ

ю

О

СА)

ичается наличием новых блоков: амплитудого селектора, регулируемого источника ысокого напряжения и их связями с остальыми элементами устройства, а также канаом в радиационном защитном корпусе.

Сравнение данного решения с другими ехническими решениями показывает, что введенные в устройство блоки известны. 0днако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в данное стройство проявляются новые свойства, то в совокупности с введением в радиационный защитный корпус нового совмещенного Элемента, в частности сквозного канала для соединения источника и детектора у -излучения, приводит к улучшению эксплуатационных параметров устройства.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для определения плотности поверхностмого слоя почвы по вертикали; на фиг,2 -спектральный состав регистрируемого детектором у -излучения; на фиг.З - зависимость величины глубины (зона исследования) от начального энергетического порога регистрации.

Устройство для определения плотности поверхностного слоя почвы по вертикали (фиг. 1) содержит источник 1 у -излучения и детектор у -излучения, включающий ъцмн- тиллятор 2, фотоэлектронный умножитель 3 и делитель 4 напряжения питания, помещенные в радиационный защитный корпус 5 со сквозным каналом б, спектрометрический усилитель 7, амплитудный селектор 8, регулируемый источник 9 высокого напряжения и блок 10 обработки информации. На фиг.2 обозначены полный спектр 11 регистрируемого детектором)/ -излучения и пороги 12,13,14 и 15 амплитудного селектора 8. На фиг.З представлена зависимость 16 зоны исследования (глубины) от энергии регистрируемого у -излучения.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 у-излучения испускает у - кванты, которые рассеиваются в поверхностном слое почвы, регистрируются сцинтиллятором 2 и преобразуются фотоэлектронным умножителем 3 в последовательность электрических импульсов, которые, проходя через спектрометрический усилитель 7, попадают в амплитудный селектор 8. Амплитудный селектор 8 из всего спектра регистрируемого детектором у -излучения выделяет два канала - счетный и реперный.

Энергетический диапазон счетного ка нала определяется требуемой глубиной измерений, при этом максимальной глубине (20 см) соответствует участок спектра регистрируемого у -излучения, находящийся между нижним порогом 12 и верхним 14, а минимальной (5 см) - между 13 и 14 порогами (фиг.2). Следовательно, для изменения

глубины, т.е вертикального профилирования поверхностного слоя почвы достаточно изменить начальный энергетический порог регистрации рассеянного у -излучения с помощью амплитудного селектора 8.

Далее импульсы счетного канала с первого выхода амплитудного селектора 8 поступают на вход блока 10 обработки информации, где регистрируются за определенное время, преобразуются по заданному алгоритму и отображаются на табло непосредственно в единицах плотности (прямая индикация).

Реперный канал служит для управления регулируемым источником 9 высокого напряжения, стабилизируя коэффициент уси- „ления фотоэлектронного умножителя 3. Он создается путем выделения из спектра регистрируемого детектором у -излучения, импульсов, амплитуда которых больше порога

15. Порог 15 устанавливается по вершине реперного пика, в качестве которого используется фотопик прямого излучения источника 1. Реперный пик получается за счет сквозного канала 6 в радиационном защитном корпусе 5, соединяющего источник 1 у-излучения и сцинтиллятор 2. При этом диаметр канала 6, который определяет скорость счета реперного канала, выбирается исходя из требуемого коэффициента стабилизации высокого напряжения, а следовательно, и коэффициента усиления фотоэлектронного умножителя 3. Длина канала 6 определяется размером зонда, т.е. расстоянием между центрами источника 1 и

сцинтиллятора 2.

Импульсы реперного канала с второго выхода амплитудного селектора 8 поступают на вход источника 9 высокого напряжения. Отклонение количества сосчитанных

импульсов з реперном канале от заданного приводит к соответствующему изменению высокого напряжение на выходе источника 9 (при уменьшении числа сосчитанных импульсов напряжение на его выходе возрастает, а при увеличении - уменьшается), а следовательно, и к изменению напряжения, подаваемого на вход делителя напряжения 4, тем самым осуществляя стабилизацию коэффициента усиления фотоэлектронного

умножителя 3.

Таким образом, данное устройство позволяет по сравнению с прототипом осуществлять определение плотности поверхностного слоя почвы по вертикали, при этом плотность контролируется по слоям 0-5, 0-10, 0-15 и 0-20 см б§з нарушения естественной структуры почвы и отбора проб, с высокой точностью, экспрессностью и экономичностью.

$

Формула изобретения Устройство для определения плотности поверхностного слоя почвы по вертикали, содержащее размещенные в нишах защитного радиационного корпуса источник гамма-излучения и детектор гамма-излучения, включающий сцинтиллятор. фотоэлектронный умножитель и делитель напряжения, выход крто рого соединен с входом спектрометрического усилителя, и блок обработки

информации, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных параметров устройства, оно снабжено амплитудным селектором и регулируемым источником

высокого напряжения, вход которого соединен с первым выходом амплитудного селектора, а выход подключен к входу делителя напряжения литания, при этом выход спектрометрического усилителя связан с входом

амплитудного детектора, второй выход которого соединен с входом блока обработки информации, а в защитном радиационном корпусе выполнен канал, сообщающий излучаюЩий выход источника гамма-излучения с приемным входом сцйнтиялятора.

Использование: мелиоративные исследования в сельском хозяйстве, изобретение может быть применено для контроля плотности поверхностного слоя почёы, позволяет улучшить эксплуатационные параметры устройства. Устройство содержит источник и детектор у-излучения, помещенные в радиационный защитный корпус 5. При этом детектор у -излучения содержит сцинтиллятор 2, фотоэлектронный умножитель 5 и делитель 4 напряжения питания, выход которого подключен к входу спектрометрического усилителя 7, а вход соединен с выходом регулируемого источника высокого напряжения. Вход последнего связан с первым выходом амплитудного селектора 8, вход которого соединен с выходом усилителя 7, а второй Выход подключен к входу блока 10 обработки информации. Устройство позволяет осуществлять послойное по вертикали определение плотности поверхностного слоя почвы без нарушения естественной структуры почвы и отбора проб, что повышает точность, экономичность и сокращает сроки исследования. 3 ил. (Л С

П06ЕРХОСТНЫИ М(М ЛРЧвЫ

L

N