содержащего кадмий или бор, от тепловых нейтронов, отраженных отражателем. Такой датчик можно вводить в массу сыпучего материала. В нейтронных влагомерах для автоматического контроля влажности материалов в потоке применяются приемные устройства, аналогичные датчикам автоматических электровлагомеров (§ 3-3).

Перейдем к рассмотрению факторов, влияющих на характеристики нейтронных влагомеров: скорость счета / и ее зависимости от влажности, размеры сфер влияния, погрешности измерения влажности и чувствительность влагоме1ра

Эти факторы можно разделить на следующие группы: а) параметры аппаратуры (измерительных устройств, зондов и датчиков); б) параметры объекта измерения; в) условия измерения. Влияние перечисленных факторов изучено в первую очередь применительно к почвог.рун-там. Погрешности измерительной аппаратуры нейтронных влагомеров - измерителей счета (пересчетные устройства) или используемых реже интенсиметров с интеграторами- освещены в литературе и не рассматриваются Нами.

Из параметров зонда важнейшее значение имеют взаимное расположение излучателя и детектора, от которого зависят чувствительность зонда и форма градуировочной зависимости /(1Гоб), а также длина и диаметр детектора, определяющие эффективность зонда и скорость счета. Оптимальную геометрию зонда получают в результате компромисса, учитывающего перечисленные и -некоторые другие характеристики влагомера. Так, например, при сокращении расстояния излучатель - детектор уменьшается вертикальный радиус сферы влияния. У поверхностных датчиков дополнительными влияющими факторами являются размеры и материал экрана-отражателя.

Условия измерения должны возможно точнее воспроизводить условия, имевшиеся при градуировке влагомера. Для глубинных измерений в почвах и грунтах это относится к диаметру скважин, материалу и толщине обсадных труб, отсутствию зазоров между скважиной и обсадной трубой. Влияние зазоров между подошвой датчика и поверхностью почвы уже отмечалось выше,

Важнейшие влияющие параметры .материала - плотность и химический состав.

Изменение плотности твердой фазы .рс влечет за собой изменение числа атомов в единице объема, способных рассеивать и захватывать быстрые нейтроны, и, следовательно, смещает вверх или вниз (в зависимости от знака изменения плотности) градуировочную характеристику влагомера и изменяет ее крутизну (рис. 5-3,е) [Л. 5-4]. Гранулометрический состав материала сам по

имп /сек

Рис. 5-3. Влияние плотности песка (а) и концентрации NaCl в почве (б) на зависимость скорости счета от объемной влажности, /о - скорость счета по отношению к эталону.

себе не влияет на показания нейтронного влагомера, но только при условии сохранения постоянства плотности материала в зоне влияния; если же с изменением размеров частиц связано изменение плотности, это вызывает соответствующую погрешность измерения.

Существенным влияющим фактором, относящимся к химическому составу материала, является наличие аномальных поглотителей медленных нейтронов и водорода твердой фазы. Наибочее распространенными аномальными поглотителями являются В, С , Li, Fe (при больших концентрациях), К и Со; некоторые из них содержатся, например, в засоленных почвогрунтах. Влияние концентрации (с) NaCl В почве на градуировочную характеристику влагомера иллюстрирует рис. 5-3,6.

Влияние аномальных поглотителей можно существенно ослабить, если детектировать вместо тепловых надтепловые нейтроны. Для этого можно использовать любой детектор тепловых нейтронов, окрул<ив его кадмием. Однако такой способ сильно понижает эффективность детектора и чувствительность влагомера. Некоторое улучшение эффективности достигается применением счетчиков с гелиевым наполнителем вместо борного или введением слоя водородсодержащего замедлителя (па-пример, оргстекла) между кадмиевым экраном и детектором.

Нейтронные влагомеры измеряют общее содержание водорода в воде и твердой фазе, причем 1 г Н2О «а 1 см эквивалентен 0,111 г Н на 1 см. Неустранимая погрешность от колебаний содержания водорода в твердой фазе Не для грунтов, строительных и аналогичных им материалов невелика, так как уже при низких влагосодержаниях начинает превалировать содержание водорода в воде, а колебания Не, отнесенные к общему содержанию водорода, незначительны. Более существенна роль этого фактора у материалов, в состав которых входит большое количество водородсодержащих веществ- торфа, угля, почв с большим содержанием гумуса и т. 1п.

Существует, однако, мнение, что водород кристаллических решеток н органического вещества почв обладает меньшей замедляющей способностью, чем водород свободной воды. Согласно этим воззрениям замедление быстрых нейтронов до энергий, превышающих 1 эв, происходит на ядрах водорода независимо от его формы связи с замедляющим веществом, а в интервале 1 - 0,025 эв определяется не только водородом, но и молекулой, содержащей его. Такая избирательность нейтронных влагомеров представляет интерес для количественного разграничения влаги по формам связи, которое можно осуществить с помощью детекторов двух типов, регистрирующих соответственно надтепловые и тепловые нейтроны. Эта идея была реализована в работах [Л. 5-5 и 5-6].

Составляющая погрешности влагомера, связанная с составом и свойствами материала и условиями измерения, равна:

г X У