Радиоизотопный колонковый влагоплотномер Советский патент 1982 года по МПК G01N9/24 

колонке, а выход решающего устройст ва соединен со входом измерительног устройства плотномера. На чертеже представлена схема пр лагаемого радиоизотопного колонково го влагоплотномера, Влагоплотномер состоит из источника 1 гамма-излучения в защитном контейнере 2, детектора 3 гамма-излучения, который через решающее уст ройство 4 соединен с измерительным устройством плотномера 5, источника 6 и детектора 7 нейтронов, расположенных в защитном контейнере 8. Дет тор 7 соединен с измерительным устройством влагомера 9. Напротив источника б нейтронов установлен детектор сопутствующего гамма-излучения 10, соединенный через блок памя ти 11 с решающим устройст.вом 4. Бло памяти 11 соединен с приводом перем щения системы детекторов и источников по колонке 12, который включаетимпульсное реле 13 и электропривид 14, датчиком 15 импульсов .перемещения влагоплотномера и приводным колесом 16. Определение плотности и влажности грунта предлагаемым колонковым влагоплотномером осуществляется следую№м образом. Колонковый влагоплотномер устанав ливают на ;:олонку 17 с грунтом и вкл чают электропривод 14 его шагового перемещения. Начинаются измерения с определения влажности. Нейтроны, испущенные источником, проникают в грунт и рассеиваются на ядрах атомов водоро да. Рассеянные тепловые нейтроны достигают детекторов 7, регистрируютс ими в виде электрических импуль СОВ , поступают на измерительное устройство влагомера 9. Одновременно детектор сопутствующего гамма-излучения 10 регистрирует сопутствующее гамма-излучение нейтронного источника б, прошедшее чере грунт в колонке 17, Поток сопутст вующего гамма-излучения ослабляется в грунте в зависимости от плотности грунта и толщины стенки колонки 17. Поток излучения N, достигающий детектора 10, связан с потоком N соотношением; . .{/,4,J),/t,pd е ,(i; М - - 4Л(с34И) где/А .и - массовые коэффициенты ос лабления сопутствующего гамма-излучения в матери але трубки и грунте соот ветственно; h - толщина трубки; d- диаметр колонки - толщина просвечиваемого слоя грунта; .Ят РГ плотность материала трубки и грунта соответственно. Сигнал с детектора 10 поступает на блок памяти 11, куда одновременно поступает сигнал с импульсного реле 13, управляемого датчиком 15 импульсного перемещения радиоизотопного колонкового влагоплотномера по колонке 17. Поскольку датчик 15 установлен на приводном колесе 16, то в блоке памяти 11 запоминается сигнал детектора сопутствующего гамма-излучения 10, соответствующий определенному положению радиоизотопного колонкового влагоплотномера, при котором источник нейтронов на один шаг базовое расстояние между источниками) опережает положение источника гамма-излу- чения. Сигнал с блока памяти 11 поступает в решающее устройство 4 в тот момент, когда туда поступает сигнал с детектора 3 гамма-излучения, который формируется следующим образом. Поток гамма-излучения от источника 1 проникает через колонку 17 и ослабляется в зависимости от плотности грунта и толщины стенки геологической трубки. Поток гамма-излучения NIJ, достигающий детектора 3, связан с потоком , испускаемым источником 1, соотношением: N„0 - , ет-- . где {л и/и - массовые коэффициенты ос лабления гамма-излучения в материале геологической, трубки и грунте. Из соотношения (2) видно, что фактические вариации толщины стенки трубки h влияют на точность определения плотности, грунта. СигНсШ детектора 3 поступает в решающее устройство, в котором производится совместное решение уравнения (1) и (2) с целью определения из них значения плотности грунта f кисключения влияния фактических вариаций толщины геологической трубки. Сигнал с решающего устройства 4, содержащий информацию только о плотности грунта j , поступает на измерительное устройство плотномера 5. В решающем устройстве 4 совместно решается система двух трансцендентных уравнений-. (1) и (2). Алгоритм работы решающего устройства 1.5 ) заключается в следующем. Из уравнения Cl) и (.2) находят значение р : ( - Л. ,,,, - Поскольку определяется плотнос одного и «того же слоя грунта, то равняем правые части соотношения и (4) дГ-. () 4J7(.d+h),i Равенство (5) является трансцен дентным уравнением относительно од ной неизвестной толщины стенки h. Это уравнение решается численно в шающем устройстве. Найденное значе ние используется в решающем устрой стве для нахождения плотности грун та из уравнения (2). Поскольку измерения потоков М Ni производятся последовательно в одних и тех же сечениях колонки, т точность измерения плотности пред лагаемым влагоплотномером повышает ся за счет учета фактических значе ний вариации толщины колонки, .Таким образом, применение предлагаемого влагоплотномера позволяе повысить точность измерения плотности грунтов. Формула изобретения Радиоизотопный колонковый влагоплотномер, состоящий из колонки, источника и детектора гамма-излучения, источника и детектора нейтронов, измерительного устройства плотномера, измерительно устройства влагомера, привода перемещения системы источников и детекторов по колонке, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введеньи детектор сопутствующего гамма-излучения, блок памяти и решающее устройство, причем детектор сопутствующего гам-, ма-излучен1 я установлен напротив источника нейтронов с противоположной стороны колонки и соединен через первый вход блока памяти с первым входом решающего устройства, ко второму входу которого через второй вход блока памяти подсоединен привод перемещения источников и. детекторов по колонке, а выход решающего устройства соединен со входом измерительного устройства плотномера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ферронский В.И. Пенетрационно-каротажные методы инженерно-геологических исследований. М., Недра, 1969, с. 23. 2.Звольский С.Т. Гамма-скопl4Hi методи вг 1дролог1 i та нжемерн й геолог. BICHHKAH УССР, КиГв, 1978, 91, с. 68 (прототип).