Способ градуировки радиометрических золомеров для вагонов Советский патент 1993 года по МПК G01N23/00 

Изобретение относится к области радиометрического контроля зольности по естественной радиоактивности угля.

Целью изобретения является повышение точности градуировки.

Сущность изобретения заключается в следующем. Детектор излучения выполнен на основе кристалла Nal (TI) с двумя фотоумножителями ФЭУ-85 и экранирован свинцовым экраном по образующей поверхности кристалла в геометрии 2л. При отсутствии в зоне измерения детектора материала, детектор регистрирует некоторый фоновый сигнал Пф. При наличии в зоне измерения вагона с углем, сигнал детектора может быть как ниже фонового сигнала так и превышать его. Происходит это по следующей причине. Уголь состоит из органических и минеральных компонентов, причем минеральная часть угля содержит микропримеси радиоактивных элементов - урана, радия, тория, калия. Следовательно, чем больше зольность угля (процентное содержание минеральных примесей) тем выше его удельная радиоактивность. Если в зоне

измерения детектора будет низкозольный уголь с малой удельной радиоактивностью, то он будет в основном экранировать фоновое излучение, а добавка сигнала от угля будет незначительной и суммарный сигнал будет ниже фонового. Для высокозольного угля вклад собственно излучения может превышать ослабление фонового излучения и суммарный регистрируемый сигнал будет еыше фонового. Таким образом в первом приближении между сигналом (скоростью счета) детектора и зольностью существует линейная связь вида:

п По + SAd

где Пи - сигнал детектора 1ри наличии в зоне измерения чистого угля с зольностью Ad 0 (нулевой член уравнения прибора);

S - чувствительность прибора, зависит от удельной радиоактивности пород, определяющих зольность.

Значения п0иЗ при прочих равных условиях зависят от размеров зоны измерения т.е. объема и формы контролируемого угля. Гак для вагонрв линейные размеры которгх много больше толщины слоя насыщения ма(Л

териала величина п0 - минимальна и представляет остаточную скорость счета Пост. Физически ее можно получить измерив сигнал детектора, заэкранировав его рабочую поверхность достаточно толстым слоем свинца. Величина п0ст определяется собственным свечением кристалла детектора, темновыми шумами ФЭУ и т.п. В этом случае чувствительность S - максимальна. Для стандартных образцов зольности угля конечных размеров, например сравнимых с размером детектора и толщиной слоя насыщения величина По Пост, т.к. часть фонового излучения не поглощается в пробе и попадает на детектор. Зависимости n(Ad) для вагонов и для стандартных образцов зольности угля конечных размеров пересекаются в некоторой точке (Афй, Пф), которой соответствует уровень сигнала равный фоновому и некоторое значение зольности . Действительно, если на чистом угле сигнал ниже фонового, а на чистой породе - выше, то всегда существует некоторая зольность угля - , при которой сигнал детектора равен фоновому сигналу. Это означает, что уголь.с заданной зольностью в равной степени поглощает фоновое излучение и сам излучает, т.е. он как бы прозрачен для фона. Следовательно не зависимо оч размеров пробы она не влияет на уровень сигнала и линии зависимости n(Ad) для вагонов и стандартных образцов угля (наклон которых определяется размерами проб) должны пересечься в т. (Афс1, Пф).

Если даны два стандартных образца небольших размеров с зольностями Ai A2d, то коэффициенты уравнения прибора для стандартных образцов

п - Пос + ScAd

получим по значениям щ и П2 измеренных сигналов

Sc

П2- П1 Щ А2 d Ai d П2

Aa-Ai ПосA2-Ai

Соответствующее значение Аф для даного типа углей будет

Афч, п :п° ;

ос

Параметры уравнения прибора для вагонов п - Пост + SAd могут быть определены по значению измеренной остаточной скорости счета детектора Пост (Ad 0) и точке (Аф и пф)-через которые проходит эта линия.

с Лф - Прет Q Пф Прет

. Н °С ПЖ.-П-Аф

Пф Пос

Для градуировочных коэффициентов прибора ai и а0 определяющих зольность по значению сигнала

Ad am - а0 получим для стандартных образцов

1

Пос -ж- ; для вагонов

Ьс

10

aib 1 - 1

S Пф - Пост S

Пф

ai

Эрст

aic

Пф - Пост

Пост Зов -о- Э1Ь Пост.

При проведении градуировки радиометрического золомера в соответствии с изобретением точность градуировки повышается так как стандартные образцы аттестуются, а измерение величин Пф и пост может быть

проведено с любой заданной точностью.

Проверка способа градуировки приборов для контроля зольности угля в вагонах. Радиометрический прибор для контроля зольности угля в вагонах конструктивно

состоит из двух блоков: блок детектора излучения и электронно-вычислительных блоков.

Блок детектора излучения выполнен на основе сцинтилляционного кристалла Nal

) размерами 160 х 100 на который установлены фотоумножители типа ФЭУ-8. Все поверхности кристалла за исключений мест сочленения с фотоумножителями и рабочей поверхностью кристалла экранированы листовым свинцом толщиной 10 мм.

Электронно-вычислительный блок на основе однокристальной микроЭВМ КМ1816-РВЕ-035 снабжен программными переключателями ПП-10 для набора градуировочных коэффициентов и 3-х разрядным индикаторным устройством на светодиодных знаковых индикаторах типа АЛ С. Электронно-вычислительный блок обеспечивает два режима работы: режим работы для контроля зольности угля в вагонах и сервисный режим работы для измерения скорости счета детектора излучения. Проверка способа градуировки зольности угля в вагонах и производилась следующим образом. Были изготовлены стандартные образцы зольности

угля (Ad - 5%) и породы (Ad - 86.5%). Образцы аттестованы и утверждены в качестве стандартных образцов предприятия (СОП). Образцы представляют цилиндрические кюветы диаметром 200 мм и высотой

180 мм. В кюветы засыпаны аттестованный по зольности материал. Материал герметизирован в кюветах с помощью алюминиевых крышек с резиновыми прокладками.

Масса образцов составляет соответственно 6174 г и 9750 г.

Измерена остаточная фоновая скорость счета детектора излучения путем наложения на его рабочую поверхность слоя свинца толщиной 40 мм. т.е. при экранировании детектора в геометрии 4 я.

пост 241,8

Детектор излучения установлен над пустым вагоном и произведено измерение фоновой скорости счета детектора излучения при экранировании детектора в геометрии 2л

пф 704.7 с 1

На детектор излучения установлен стандартный образец угля и произведено измерение его скорости счета.

щ 552,

На детектор излучения установпен стандартный образец породы и произведено измерение скорости счета детектора излучения.

П2 779,9 с

Определена чупствительность метода измерения зольности на стандартных образцах.

-1

Sc

П2- ГЦ

А2 ° - Ai 2,79 с 1 /%.

779.9-552,5 d86,5-5.0

Определен нулевой член уравнения прибора.

Лос

552,5 +779,9

-2,79

5+86,5

704.7

193.0 0,358

704,7-241,8

;165,6 462,9

0,128

, а00 0,128.241.8 31,0.

Проверка правильности полученных градуировочных коэффициентов осуществлялась следующим образом.

На программных переключателях электронно-вычислительного блока установлены полученные градуировочные коэффициенты. Поставлен погон с низкозольным углем.

Детектор излучения прибора установлен на поверхность угля. Проведено измерение зольности углл Ad 13,8. Поставлен вагон с высокозольным углем и проведено измерение его зольности Ad 52,7. От каждого вагона отобраны пробы в соответствии с ГОСТ 10742-71 и выполнен анализ их зольности в соответствии с ГОСТ 11022-78. Получены следующие значения для низкозольной пробы А 13,3%, для высо- коэольной пробы А 53,1%. Расхождения между пробами соответствуют ГОСТ 110578.

Способ по сравнению со способом градуировки, выбранным в качестве прототипа наряду с повышением точности позволяет существенно упростить технологии градуировки прибора для измерения зольности угля в вагонах, снизив массу стандартного образца на 3-4 порядка, упростить аттестацию образца.

Формул а изобретен и я

Использование: в радиометрическом контроле. Сущность изобретения: изготавливают стандартные образцы зольности угля, измеряют интенсивности излучения этих образцов и определяют коэффициенты гра- дуировочного уравнения, размеры рабочей поверхности стандартных образцов равные или большие размеров рабочей поверхности детектора излучения, коэффициенты градуировочного уравнения корректируют, проводя измерение скорости счета детектора при его экранировании в геометрии 4 ли 2 я, приведены корректировочные соотношения. 1 пр.

Таким образом уравнение прибора на стандартных образцах следующее

п 538,6 +2,79 Ad

Определены градуировочные коэффициенты на стандартных образцах,

Эк

1

0.358

Уравнение для определения зольности угля в стандартных образцах следующее:

Ad 0.35G-n-193,0

Определены градуировочные коэффициенты для контроля зольности угля в оаго- нах

Способ градуировки радиометрических золомеров для вагонов, включающий изготовление стандартных образцов зольности угля, измерение интенсивностей излучения этих образцов и определение по полученным данным коэффициентов а0с и aic граду- ировочного уравнения, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности градуировки, стандартные образцы изготавливают с размерами рабочей поверхности, равными или большими размеров рабочей поверхности детектора излучения,

дополнительно измеряют скорости счета детектора при его экранировании в геометрии 4 я и 2яи корректируют коэффициенты Э1в ii а0ц градуироиочного уравнения в соответствии с соотношениями

ПА - а°стгДе ПФ скорости счета детектора при его

Ф aicэкранировании в геометрии 2 я;

Пф - Пост Пост - скорость счета детектора при его

Зов 81в Пост,экранировании в геометрии 4 я.