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]

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




[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]

0.0163