Нейтронный влагомер сыпучих материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N23/09 

Изобретение относится к области радиоизотопного приборостроения, в частности, к нейтронным влагомерам железорудных концентратов, дробленных руд и других сыпучих материалов, используемых на предприятиях черной металлургии.

Известен нейтронный влагомер для измерения весового влагосодержания сыпучих материалов, принцип действия которого основан на эффекте замедления быстрых нейтронов в процессе упругого рассеяния на ядрах водорода, содержащегося во влаге сыпучего материала, и регистрации потока медленных нейтронов. Такой влагомер содержит источники быстрых нейтронов и гамма-излучения, а также детекторы, сигналы с которых по двум каналам обрабатываются счетно-решающей схемой, выдающей параметр, характеризующий процентное значение влажности. Измерительная часть такого влагомера выполнена в виде скобы, охватывающей конвейерную ленту с сыпучим материалом, в одном конце которой размещены детекторы, а в другом - источники излучения. На время калибровки в измерительную часть влагомера вводят плиту из водородеодержащего материа ла, устанавливаемую вручную вместо контролируемого материала. После окончания калибровки измерительную часть возвращают в исходное ноложени на конвейере. Недостатком такого влагомера является то, что калибровка трудоемка и производится самим оператором, что в конечном итоге снижает безопасность обслуживания. Наиболее близким техническим решением является нейтронный влагомер для доменного кокса, который конструктивно состоит из измерительного преобразователя (датчика), программно-вычислительного устройства и контейнера-калибратора. Измерительный преобразователь содержит источник быстрых нейтронов.и две группы детекторов, образующих два канала регистрации, причем детекторы одной группы покрыты кадмиевым экраном, который обеспечивает смещение максимума спектральной чувствительности относительно максимума спектральной чуйствительности детекторов без покрытия. Входы программно-вычислительного устройства связаны с выходами обоих групп детек торов. Недостатками известного влагомер являются низкая безопасность обслуживания и трудоемкость калибровки. Цель изобретения - повышение без пасности обслуживания и упрощение процесса эксплуатации. Поставленная цель достигается те что в нейтронном влагомере сыпучих материалов, содержащем йзмерительньй преобразователь состоящий из источника быстрых нейтронов, биологическ защиты, выполненной из водородсодер жащего материала и двух групп детек торов, образующих два канала регист рации, причем одна из групп детекто ров покрыта кадмиегым экраном и про раммно-вычислительное устройство,вх ды которого связаны с выходами обеи групп детекторов, согласно изобрете нию биологическая защита выполнена в виде двух эксцентрично расположен ных внешнего и внутреннего циливдов, причем последний содержит мехаизм поворота, а первый окружен вумя парами синхронно-раздвижных оглотителей медленных нейтронов, ода из которых, выполненная в виде адмиевых скоб, непосредственно охватывающих внешний цилиндр, охвачена другой парой поглотителей,выполненной в виде скоб из карбида бора, и обе пары скоб связаны со вторым поворотным механизмом, снабженным двумя шкалами для первой и второй пар скоб, причем первый и второй поворотные механизмы соединены с выходами программно-вычислительного устройства, а источник быстрых нейтронов расположен в пазу внутреннего цилиндра. Такое техническое решение позволило исключить из состава влагомера кш1ибратор, роль которого выполняет биологическая защита. На чертеже представлена принципиальная схема влагомера, для наглядности которой детекторы развернуты в плоскости на 90 . Влагомер включает в себя программно-вычислительное устройство I и измерительный преобразователь 2, размещенный над сьшучим материалом 3, который движется на ленте конвейера 4. Измерительный преобразователь 2 состоит из биологической защиты, выполненной в виде двух эксцентричнорасположенных цилиндров 5 и 6 из водородсодержащего материала, например капролона, источника быстрых нейтронов 7 и двух групп детекторов. Одна группа детекторов 8 - 1 регистрирует интенсивность суммарного потока подкадмиевых и надкадмиевых нейтронов (1у), а другая группа детекторов 12 и 13, покрытая кадмием, - интенсивность потока надкадмиевых нейтронов Dp) . Источник быстрых нейтронов 7 установлен в пазу внутреннего цилиндра 5, на оси которого размещен поворотно-фиксирующий механизм 14. На образующей внешнего цилиндра 6 размещены симметричные скобы, две 15 и 16 - из кадмия и две - 17 и 18 - из карбида бора. Каждая пара скоб 15-16 и 17-18 синхронно раздвигаются с помощью механизма 19, снабженного шкалами 20 и 21. Другое крайнее положение скоб 15-18 на чертеже выделено пунктиром. Детекторы 8-11, объединенные в канал OVN/I. и детекторы 12-13, объединенные i в канал In, подключены через соответствующие электронные блоки (на схеме не показано) к программно-вычислительному устройству 1, сигналы управления от которого подведены к обоим поворотным механизмам 14 и 19 В качестве этих механизмов использо ваны шаговые электродвигатели. На выходе программно-вычислительного устройства 1 формируется сигнал F(W) в частотной (аналоговой) форме или цифровом коде, соответствующий влажности сыпучего материала З.Цепи электропитания блоков и детекторов на схеме не показаны, Нейтронный влагомер работает сле дующим образом. Поток быстрых нейтронов от источ ника 7, замедляясь на ядрах водорода, содержащегося как во влаге,сыпу чего материала 3, так и в биологической защите 5 и 6, преобразуется в поток тепловых нейтронов. На черт же показан тот случай, когда источник быстрых нейтронов 7 и скобы поглотителей )5 - 18 расположены вблизи детекторов 8 - 13 и контролируемого материала 3, т,е. осуществляется пр цесс измерения влажности. Значение средней скорости счета по каналам 3.Of и JA несущим информацию о влажи плотности контролируемого материала, поступают в программновычислительное устройство 1, где про исходит ее обработка по заданному алгоритму и вырабатывается выходной электрический сигнал F(W) в такой форме, в которой необходимо для подачи в автоматическую систему управления технологическим процессом.При калибровке сигнал U от программновычислительного устройства 1 поступает в поворотно-фиксирующий механизм 14, который,разворачивая цилиндр 5 на 180°, переводит источник быстры нейтронов в положение 7 (на схеме выделено пунктиром), а сигнал UK в механизм 19, который по заданной программе, раздвигая (или сдвигая), либо скобы 15 и 16 из кадмия, либо скобы 17 и 18 из карбида бора, изменяет растр потока медленных нейтронов, попадающих в зону детекторов 8 - 13 со стороны цилиндров 5 и 6. Выставляя по шкалам 20 и 21 тот или иной растр потока медленных нейтронов с помощью механизма 19, в области детекторов происходит одновременное и независимое моделирование влажности и плотности контролируемого т.е. осуществляется проматериала, цесс калибровки, который выполняется по двум и более точкам заданного диапазона влажности. Источник быстрых нейтронов 7 , находясь в глубине биологической защиты 5-6 в меньщей степени воздействует на контролируемьй материал 3 и вносимый вклад при регистрации медленных нейтронов детекторами 8 - 13 со стороны контролируемого материала составит несколько единиц процентов и как постоянная величина в виде коэффициента введена в программно-вычислительное устройство 1, т.е. колебание влаги материала, движущегося на ленте конвейера 4, не отразится на результатах калибровки, Таким образом, конструктивное выполнение биологической защиты в виде двух эксцентрично-расположенных цилиндров 5 и 6 с подвижными поглотителями в виде скоб 15 - 18, кроме основной своей задачи, позволяет решить вопрос автоматизации процесса калибровки т.е. в конечном итоге упрощает процесс эксплуатации. После завершения цикла калибровки источник 7 и все поглотители возвращаются в исходные положения под действием сигналов . и и U и влагомер готов для проведения измерения влажности материала. Таким образом, предложенная конструкция влагомера исключает необходимость извлечения источника 7 при каждом цикле калибровки, т.е. тем самым обеспечивается высокая безопасность его обслуживания.

НЕЙТРСп1 ЫЙ ВЛАГОМЕР СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий измерительный преобразователь, состоящий из источника быстрых нейтронов, биологической защиты, выполненной из водородсодержащего материала, и двух групп детекторов, образующих два канала регистрации, причем одна из групп покрыта кадмиевым экраном, и программно-вычислительное устройство, входы которого связаны с выходами обеих групп детекторов, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности обслуживания и упрощения процесса эксплуатации, биологическая защита выполнена в виде двух эксцентрично расположенных внешнего и внутреннего цилиндров, причем последний содержит механизм поворота, а первый окружен двумя парами синхронно раздвижных поглотителей медленных нейтронов, одна из которых, выполненная в виде кадмиевых скоб непосредственно охватывающих внешний цилиндр, охвачена другой парой поглотителей, выполненной в. S виде скоб из карбида бора, и обе пары скоб связаны со вторым поворот(Л ным механизмом, снабженным двумя шкалами для первой и второй пар скоб, причем первый и второй поворотные механизмы соединены с выходами программно-вычислительного устройства, а источник быстрых нейтронов располо05 жен в пазу внутреннего цилиндра. 05 ND