Главная страница  Измерения влажности 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [ 54 ] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132]

использовать их (в сочетании с амплитудным дискриминатором импульсов) в комбинированных влагомерах-плотномерах (см. § 5-4).

К недостаткам системы сцинтиллятор - фотоэлектронный умножитель относятся меньшая механическая прочность и необходимость высококачественной стабилизации напряжения питания.

По предложению В. А. Емельянова [Л. 5-1], в СССР применяются детекторы медленных нейтронов по захватному излучению {п, у) кадмия с обычными галоген-



Рис. 5-2. Глубинные зонды {а, б) и поверхностные датчики (в, г) нейтронных влагомеров.

/ - источник; 2 - сцинтилляциоиный счетчик; 3 - пропорциональный газоразрядный счетчик; 4 - предусилитель; 5 - обсадная труба; 6 - экран.

ными счетчиками гамма-квантов, имеющими низкое рабочее напряжение. Кадмиевые зонды позволяют применить простые радиометры, но их чувствительность к изменениям влажности, особенно при малых влагосодержаниях, ниже, а фоновая скорость счета выше, чем у борных счетчиков.

Способы и техника измерений влажности нейтронным методом хорошо разработаны применительно к почво-грунтам. Как и в гамма-методах, возможно глубинное или поверхностное измерение. В первом случае зонд вводят на заданную глубину в предварительно выполненную скважину. При бурении скважин необходимо обеспечить их прямолинейность и устранить возможность деформа-



ции стенок. Для этого скважины армируют обсадными трубами (металлическими или пластмассовыми). Вбивание или вдавливание зонда непосредственно в объект измерения нарушает его структуру и допустимо лишь для недеформируемых материалов.

Большое практическое значение имеет оценка объема, контролируемого нейтронным влагомером. При градуировке эта величина определяет минимальный допустимый объем используемых образцов, при глубинных измерениях - вертикальную разрешающую способность и допустимое приближение к поверхности раздела почва - воздух. Указанный объем характеризуют «сферой влияния» (именуемой также «сферой значения», а по терминологии В. А. Емельянова - «показывающей сферой»), т. е. сферой с центром, расположенным в источнике (точечном), обеспечивающей при отсутствии какого-либо материала вне сферы скорость счета, равную 95% скорости счета для бесконечной среды. При градуировке сфера влияния должна обеспечивать 99% скорости счета. Указанное понятие условно, так как в действительности (при равномерности влажности и симметричном зонде) измеряется объем эллипсоида или овала вращения.

Для приближенного определения сферы влияния в почволрунтах часто применяют формулу Ван-Бавела:

R= 15 fm/WTc,

где R - радиус сферы, см; Wo6 - объемная влажность почвы, %.

Более точные результаты дает предложенная Олгар-дом [Л. 5-4] формула

-l,4-bO,lU?o6*

Приведенные формулы не являются универсальными. Они не учитывают конструктивных особенностей зонда и условий его работы. Поэтому более достоверным является экспериментальное определение вертикального и горизонтального радиусов сферы влияния для конкретных условий измерения и конструкции зонда.

В почвогрунтах сфера влияния имеет радиус (в зависимости от об) в пределах 20-40 см.

При поверхностных измерениях датчики прикладывают к поверхности почвы. Это избавляет от затруднений, связанных с введением зондов в почву, но влечет за



собой сильное влияние на результаты измерения условий соприкосновения датчика с поверхностью, в частности , воздушных зазоров между ними.

Поверхность объекта измерения приходится разравнивать или подготавливать другими способами. Другим существенным недостатком является малая величина • «показывающего- слоя». Это понятие эквивалентно «сфере влияния» и описывается полуобъемом эллипсоида вращения или полусферой. Глубину показывающего слоя можно определить экспериментом.

Для повышения скорости счета в поверхностных датчиках применяют экраны-отражатели, окружающие источник и дете<тор. Материал отражателя не должен существенно замедлять нейтроны (во избежание увеличения фона), но должен эффективно их отражать.

При этом в объект измерения проникают не только прямые, но и отраженные нейтроны. Нижний предел измеряемой влажности понижается, но чувствительности влагомера и глубина измеряемого слоя Н уменьшаются в связи с меньшей энергией отраженных нейтронов. Для увеличения значения Н, которое при измерении влажности почвы поверхностным датчиком не превышает в среднем 10-20 см, и уменьшения влияния воздушного зазора были разработаны поверхностно-глубинные влагомеры, у которых детектор находится на поверхности грунта, а источник вводится на некоторую глубину в почву. Глубину введения излучателя в noifny приходится ограничивать из-за эффекта инверсии и нарушения линейности зависимости скорости счета от влажности.

Для твердых материалов, не являющихся почвогрун-тами, были разработаны в дополнение к рассмотренным выше некоторые специальные приемы измерения. Влажность строительных деталей, компонентов бетона и других сыпучих материалов измеряли методом «просвечивания» с размещением источника и детектора вне объема, заполненного материалом; указывалось, что при этом уменьшается влияние распределения влаги в объекте по. сравнению с поверхностными измерениями. Другой «бес-, контактный» способ измерения реализуется с помощью датчика, установленного на некотором расстоянии от исследуемого материала, перемещаемого транспортерной лентой, в трубе и т. п. Датчик представляет собой отражатель, в полости которого находятся источник и детектор, цричем детектор защищен экраном из материала.




[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [ 54 ] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132]

0.0334