Способ определения объемной массы твердой фазы капиллярно-пористых материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N33/38 G01N23/02 

Ki-b(K,+0,Ol()af(,

К I-К 2

где Л(/)„ - интенсивность рассеянного

гамма-(нейтронного) излучения;

Ki - чувствительность определе:НИЯ ПЛОТНОСТИ влажности материала;

Кг - чувствительность определения объемной влажности материала;

Kz - коэффициент коррекции, равт ный отношению изменения интенсивности рассеянного гамма-излучения к влажности материала при постоянной плотности;

а - свободный член линейной экстраполяции зависимости интенсивности рассеянного гамма-излучения от плотности; b - свободный член линейной экстраполяции зависимости иитенсивности нейтронного излучения от влажности; Y - плотность воды. Сущность данного способа определения объемной массы твердой фазы капиллярнопористых материалов состоит в следующем. Гамма-излучение источника направляют на контролируемый материал ограниченной, толщины, регистрируют рассеянное в материале гамма-излучение в одной из областей доииверсионной или заииверсионной, изменение которого связано с изменением плотности ip, в меньшей степени с изменениями объемной влажности W, и толп;ины влажного капиллярно-пористого материала. Одновременно поток быстрых нейтронов источника направляют на тот же участок контролируемого материала и регистрируют интенсивность замедленных в материале нейтронов в той же области, что и гамма-излучение (доинверсионной или заинверсионной), изменения которой связаны с изменением объемной влажности, и толщины материала.

По интенсивности замедленных нейтронов (I „) определяют объемную влажность (W) из соотношения;

In-K,-W+b,

где /Сз - чувствительность определения объемной влажности материала в выбранной области регистрации излучения;

b - свободный член линейной экстраполяции зависимости интенсивности замедленных нейтронов от влажности в выбранной области регистрации излучения.

По найденной объемной влажности определяют приращение интенсивности рассеянного гамма-излучения (iA/т), вызванное наличием влаги в капиллярно-пористом материале:

(Д/т - /Сз Г,

где /Сз - коэффициент коррекции, определяемый из графика зависимости изменения интенсивности рассеянного гамма-излучения от влажности материала при постоянной плотности.

По интенсивности рассеянного гаммаизлучения (1 ) к найденному приращению интенсивности рассеянного гамма-излучения (Д/у) определяют плотность материала из соотноп,ения:

/т -1Д/7 Ki р +а,

где /С - чувствительность определения плотности влажного материала в выбранной области регистрации излучения,

а - свободный член линейной экстраполяции зависимости интенсивности рассеянного гамма-излучения от плотности в выбранной области регистрации излучения. Регистрация рассеянных потоков излучений одновременно либо в доинверсионной области, либо в заииверсионной области позволяет скомпенсировать систематическую погрешность определения объемной . массы твердой фазы, возникающую от изменения толщины материала. В этом случае систематическая погрешность определения объемной массы твердой фазы, возникающая от изменения толщины материала, равна разности соответствующих погрешностей определения плотности и определения влажности:

R« ,01 -7

рист +.ДР-0,01v (WHCT+АГ) . (ipHCT -0,01 Г ист) + (Др-0,01у ЛГ) Таким образом, при определении объемной массы твeJ)дoй фазы капиллярно-пористых материалов по данному способу происходит компенсация систематической погрешности измерения, вызываемой изменением толщины измеряемого материала и коррекция интенсивности рассеянного гамма-излучения по влажности материала.

На фиг. 1 представлена зависимость интенсивности рассеянного гамма-излучения (fi) от плотности материала (р) при различных расстояниях ((Ri) между источником и детектором и различных толщинах материала (d) при объемной влажности (W), равной нулю. Кривая 1 соответствует RI и di, кривая 2 - iRt и di, а кривая 3 - RI и dz, причем и .

На фиг. 2 - зависимость интенсивности замедленных нейтронов от объемной влажности (W) при различных расстояниях (Rz) между источником и детектором и различных толщинах материала (d). Кривая 1 соответствует Rz и di, кривая 2 - RZ и di, а кривая 3 --Rz и dz, причем и .

На фиг. 3 представлена зависимость .интенсивности рассеянного у-излучения (I-,) от плотности материала при различных значениях влажности материала в доинверсионной области измерения. Графики 1, .2, 3 и 4 соответствуют значению влажности (W), равной 50, 40, 30 и 20% соответственно.

На фиг. 4 представлена зависимость изЛ1енения интенсивности рассеянного гаммаизлучения (Л/О от влажности (W) при постоянной плотности; на фиг. 5 - один из вариантов схемы .устройства, реализующего данный способ.

Устройство содержит канал измерения плотности материала, включающий источник 1, детектор 2 и интенсиметр 3 гаммаизлучения, канал измерения влажности, включающий источник 4, детектор 5, и интенсиметр 6 нейтронного излучения, блок 7 коррекции изменения интенсивности рассеянного гамма-излучения, обусловленного влажностью при постоянной плотности материала, блок 8 вычисления объемной массы твердой фазы и регистратор 9.

От источника 1 направляют гамма-излуТ1ение на контролируемый материал 10, ограниченной толщины, которым в частном случае может быть труба из асбестоцемента. С помощью детектора 2 регистрируют поток рассеянного материалом гамма-излучения. Электрические импульсы с детектора .2 поступают на вход интенсиметра 3.

Одновременно от источника 4 быстрых нейтронов поток нейтронов направляют на ггот же участок контролируемого материала и регистрируют рассеянное нейтронное излучение детектором 5. Электрические импульсы с детектора 5 поступают на вход интенсиметра 6. Сигналы с выходов интенсимётров 3 и б, пропорциональные интенсивности рассеянного нейтронного и гамма-излучения, поступают в блок 7 коррекции, изменяющий измеренную интенсивность рассеянного гамма-изл1учения /у на величину Д/.

Сигналы с выходов интенсиметра 6 и блока 7 коррекции 7 поступают в вычислительный блок 8, с выхода которого снимают -сигнал, соответствующий объемной массе твердой фазы.

Детекторы 2 и 5 устанавливают от соответствующих им источников на расстояниях RI и , обеспечивающих прием обоих рассеянных потоков одновременно, либо в доинверсионной области, либо в заинверсионной области.

Выбор области зависит от конкретных условий измерения. Это определяется главным образом диапазоном измеряемых величин р, W. В практике контроля строительных материалов, плотность которых невелика, предпочтительнее доинверсионная область измерений.

Кроме того, подобный выбор расстояние между источниками и соответствующими им детекторами, позволяет снизить активность источников, а также контролировать влажность и плотность одного и того же участка материала, что повышает объективность контроля.

Основным преимуществом предлагаемото способа является возможность точного .оперативного неразрушающего контроля объемной массы твердой фазы таких изделий, как свежесформованные трубы, листы из асбестоцемента, что позволит вести автоматическое управление процессом формования этих изделий и повысить качеству выпускаемой продукции, так как именно объемная масса твердой фазы определяет качественные характеристики (прочность, долговечность, водо- и газопроницаемость .морозостойкость и др.) выпускаемой продукции.

Формула изобретения

25

Способ определения объемной массы твердой фазы капиллярно-пористых материалов, включающий одновременное облучение материала с помощью источников нейтронного и гамма-излучений и регистрацию с помощью детекторов интенсивности рассеянных нейтронного и гамма-излучений, по величине которых определяют влажность, плотность и объемную массу материалов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, дополнительно определяют коэффициент коррекции, равный отношению изменения

интенсивности рассеянного гамма-излучения к влажности материала, источники и детекторы нейтронного и ,гамма-излучений располагают на расстояниях, при которых оба потока рассеянных излучений регистрИт

руют одновременно либо в доинверсионной, либо в заинверсионной областях, и вычисляют объемную массу твердой фазы-капиллярно-пористых материалов по формуле:

.(tf)

+ (K,+Q,Ql-t)-aKt

где /((/„) - интенсивность рассеянного, гамма-(нейтронного) излучения;

Ki - чувствительность определения плотности влажного ма.териала;

K.Z - чувствительность определения объемной влажности материала;

/Сз - коэффициент коррекции, равный отношению изменения интенсивности рассеянного гамма-излучения к влажности материала при постоянной плотности;

- свободный член линейной экстраполяции зависимости интенсивности рассеянного гамма-излучения от плотное, тщ

- свободный член линейной экстраполящии зависимости ин8

тенсивности нейтронного излучения от влажности; Y - плотность воды.

Источники информации, принятые вО внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 519621, кл. G 01 N 23/02, 1974.

2.Осмачкин Б. П. Радиоизотопные методы контроля в строительстве. М., «Атомиздат, 1977, с . 80-84.

Jf отнед

W

Зц отн.ед

гЛ2.t.f(

18

Фиг.1

30 W%

70

50

30

фиг.2

Jf отн.еЗ

П

w

0,11

ZMfdlci

W за 1

Фис.4