Нейтронный влагомер

 

Изобретение, относится к радиоизотопному приборостроению, в частности к нейтронным влагомерам сыпучих материалов, применяемым, например , в черной металлургии. Цель изобретения - повышение точности измерения влажности. Нейтронный влагомер содержит датчик,контрольно-калибровочное устройство и устройство обработки и управления. Датчик содержит ; корпус с биологической зачитой, внутри которой расположена подвижная каретка с установленными на ней источником быстрых и детекторами медленных нейтронов. Кроме того, в датчик введены источник гамма-излучения и детектор рассеянного гамма-излучения . Источник гамма-излучения помещен в коллиматор, выполненный в виде двух концентрически расположенных цилиндров из свинца. Внешний цилиндр имеет в направлении нормали к поверхности материала коллимационное отверстие, выполненное в виде щели, внутренний цилиндр снабжен приводом для вращения и имеет на боковой поверхности равномерно расположенные целевые прорези, перпендикулярные направлению вращения цилиндра. Детектор рассеянных гамма-квантов связан с устройством обработки и управления и снабжен коллиматором в виде щели, параллельной щелевым прррезям внутреннего цилиндра коллиматора источника гамма.-из л учения, направленным под углом к поверхности материала , 2 ил (Л CZ ел Сл О оо. N3 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflYSЛИН

„.Я0„„155 .(51)5 С 01 И 2 12

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (46) 30.05.91. Вюл. Р 20 (21) 4447526/25 (22) 20,05.88 .(71) Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Черметавтоматика" (72) В.А.Пронякин, А. К,Стройковский и.В,П,Домбровский (S3) 621.039.55 (088. 8) (56) Стройковский А.К, н др, Нейтронный влагомер железорудного кон центрата, Черная металлургия. Бюллетень института "Черметиншормапня™, 1985, Р 6 (986), с. 45-57. (54) НКЙТРОННЫЙ ВЛАГОМЕР (57) Изобретение. относится к радио изотопному приборостроению, в частности к нейтронным влагомерам сыпучих материалов, применяемым, например, в черной металлургии, Цель изобретения — повышение точности измерения влажности. Нейтронный влагомер содержит датчик, контрольно-калибровочное устройство и устройство об-, работки и управления, Датчик содержит корпус с биологической защитой, внутИзобретение относится к радиоизо- топному приборостроению, в частности к нейтронным влагомерам сыпучих материалов, применнемым, например, в черной металлургии.

1,елью, изобретения является повышение точности измерения влажности.. На фиг,.I изображен нейтронный впа гомер в аксонометрии, на фнг.2 - раз. рея А-А на фнг.1. ри которой расположена подвижная каретка с установленными на ней источником быстрых и детекторами медленных нейтронов. Кроме того, в датчик введены источник гамма-излучения и детектор рассеянного гамма-излучения. Источник гамма-излучения по" мещен в коллиматор, выполненный в виде двух концентрически расположенных цилиндров из свинца. Внешний ци» линдр имеет в направлении нормали к поверхности материала коллимационное

1 . отверстие, выполненное в виде щели, внутренний цилиндр. снабжен приводом для вращения и имеет на боковой поверхности равномерно расположенные целевые прорези, перпендикулярные налравлении враиеиия цилиндра. Де- (/1 тектор рассеянных гамма-квантов связан с устройством обработки и управ- С» ления и снабжен коллиматором в виде щели, параллельной щелевым прорезям внутреннего цилиндра коллиматора источника гамма-излучения, направлен- CA ным под углом к поверхности матерна- СЛ ла. 2 нл. Cb

Нейтронный влагомер содержит датчик 1, контрольно-калибровочное устройство 2 и устройство 3 обработки и управления,,Датчик 1 содержит корпус 4 с биологической защитой 5, внутри которой расположены подвиж ная каретка 6 с установленными на ней источником 7 быстрых и детекторами 8 медленных нейтронов, снабженная приводом 9 для перемещения из датчика 1 в контрольно-калибровочное уст

3 l 556328 4

I ройство 2 и обратно, источник 10 гам" устройства 3 обработки и управления ма-излучения и детектор 11 Рассеян- включается привод l3 вращения внутных гамма-квантов. Источник 10 гам- реннего цилиндра 19 коллиматора 12 ма-излучения помещен в коллиматор 12» с источника 10 гамма-излучения, Плоский выполненный в виде двух концентри- пучок гамма-квантов от источника 0 . чески расположенных цилнндроВ из свин- гамма"излучения, формируемый щелеца, причем внутренйий цилиндр снаб». вой прорезью 21 на боковой поверхнос.жен приводом 13 для вращения, кото- ти .внутреннего цилиндра 19, при врарый, в свою очередь, снабжен датчиком 10 щении после диего сканирует по поверх14 угла поворота цилиндра. Датчик .1, ности контролируемого материала 16 влагомера, механически связанный с в пределах угла,(, определяемого уг-. контрально-калибровочным устройством лом раскрыва коллимационного отверс2, располагается над конвейером 15 . тия 20 .внешнего цилиндра 18 коллимас контролируемым материалом.lб .Элект"15 тора 12..

I . Рическая связь между элементами датчи- Так как максимум интенсивности счека, 1 и устройством 3 обработки.и уп- . та обратно рассеянных гамма-квантов равления осуществляется пОсредством (при однократном рассеянии) наблюдакабеля 17 " . . ется при пересечении направлений макКоллиматор:12 содержит внешний 18 20 симумов первичного гамма-излучения и и внутренний 19 цилиндры (Фиг,2 Ь. чувствительности детектора ll расВнешний цилиндр 18 имеет коллимацнон- сеянных гамма-квантов на поверхности ное.отверстие 20 с углом раскрцва d. контролируемого материала 16, угол в плоскости основания цилийдра. Внут", раскрыва of коллимационного отверсренний цилиндр 19 имеет щелевый 23 тия 20 определяется максимальной прорези 21 Равномерно-размещенные, толщиной насыпного материала и из по окружности цилиндра. Детектор 11 . геометрических построений: рассеянных гамма-квантов снабжен колЬЬ лиматором 22, выполненным B виде ще" — — -. ctgp

2 левой прорези, и направлен под У1лом 30 . e(= .2 arctg р к поверхности исследуемого матерна- " д1, ла.. .... Нср

Кроме того» на фиг.2 Ь . Расстояние между источником и детектором Виржкенне для определения толщины гамма-излучения; Ь „, Ь, ; l1 „" „ ", со- насыпного слоя материала. имеет вид ответственно минимальная, .средняя и,," максимальная толщинь1 насыпного слоя . tg а- йg (-- — — p „ } материала на ленте конвейера",;Н,,- 4 4, + Н

e( среднее расстояние между источником .. 1 + tg p ° tg (— - - )

HeWe гамма-излучений и поверхностью материала; т- угол поворота внутреннего: где у „„ - угол поворота щелевой цилиндра относительно внешнего. . -прорези 21 внутреннего цилиндр 19

Нейтронный влагомер работает сле- коллиматора 12 относительно коллимадующим образам, ционного отверстия .20 внешнего ци-:

При включении влагомера в работу 45.линдра 18, при котором Регистрирует" по Фма ще от устройства 3 Обработ- мжсу Обрат рассеяннх гки и управления включается привод 9, . ма-квантов, который перемещает подвижную каретку., : . Величина угла поворота щелевой. б с установленными на ней источником прорези.21 относительно коллимацион- ., : 7 быстрых и детекторами 8 медленных 0 ного отверстия 20 определяется в нейтронов в контрольно-калибровочное Устройстве З.обработки и управления устройство 2. При этом в устройстве по. сигналу от датчика 14 угла пово 3 обработки и управления определяются Рота цилиндра 19, При этом в устройнеобходиьже градуировочные коэфФици" . . стве обработки и управления фиксируенты. . -, ется угол j„„„, при. котором интен-.

Затем каретка 6 посредством приво- . сивность счета обратно рассеянных да 9 перемещается в рабочее положение . гамма-квантов 1 максимальна, над конвейером 15 с контролиРУемым Для однозначности Результата нематериалом l6. При этом по команде от обходимо, чтобы в любой момент време1556 а коллиматор. детектора гамма-излучения также выполнен в виде щелочной ни при вращении внутреннего цилиндра с коллимационнь1м отверстием 20 совмещалась, только одна щелевая прорезь 21, Лоэтому на количестно шеле5 ных прорезей и накладынается огра2К ничение — - — > 4 и

Таким образом в процессе перемеS

10 щения контролируемого материала лентой конвейера устройством 3 обработки н управления непрерывно фиксируются . интенсивности счета замедленньм нейтронов I„, обратно рассеянных гаммаквантов I и угол поворота внутреннего цилиндра (положение щеленой прорези ) коллиматора 12, Устройством 3 обработки и управления затем определяется положенйе

20 максимума м и интенсивность счета д макс в области максимума I обратно у ма«С рассеянных гамма-квантов. На основании у „, определяется толщина насыпного споя материала h, и затем по известным Т у „ „ и Ь определяется насыпная плотйость контролируемого материала р, а .по известным I„, Ь> определяется влажность контроли-. руемого материала. ЗО

Дпя измерения влажности коксовой мелочи на ленте конвейера среднее расстояние датчик — контролируемыг материал может быть H p = !5 см, средняя толщина насыпного слоя кокса

h p.= 15 сш. Диапазон изменения тол35 щины насыпного слоя кокса dh мож.но принять равным 10 см, а расстояние между источником гамма-излучения и детектором гамма-кнантон L в датчике 25 см, Отсюда угол р составляет примерно 30, а угол d — 88

1

Количество щеленых прорезей внутреннего цилиндра коллиматора источника гамма-излучения n=4. 45

Угол поворота внутреннего цилиндра коллиматора источника гамма-излучения, при котором регистрируется максимум обратно рассеянных гаммаквантов, примерно составляет . 50 14о ™ кс

Если в нейтронном нлагомере уста-. новлен источник гамма-излучения на основе Am 41 с активностью Х =

1,6 1О с - и энергией первичных . 55 гамма-квантон F. = 60 кэВ, то погрешность измерения влажности .во всем диапазоне изменения толщины насыпного слоя кокса не превышает 0,57, 328

Экспериментальные исследования нейтронного влагомера показали, что он обеспечивает требуемые нормы точ- . ности измерения влажности сыпучих материалов непосредственно в потоке на ленте конвейера ° 11спольэонание влагомера в системе стабилизации влажности шихты в агломерационном проиэнодстве позволит повысить произ" нодительность агломашин и качество готового агломерата, Формула и зобр ет ения.

Нейтронный вла гомер, содержащий датчик с источником и детекторами нейтронон, подвижной кареткой и биологической защитой контрольно-калибровочное устройство и устройство обработки и управления, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повыше нир точности измерения влажности, он дополнительно содержит размещенные в датчике источник гаммаиэлучения с коллиматором, привод вращения с датчиком угла поворота и детектор гамма-излучения с коллиматором, причем коллиматор источника гамма-излучения выполнен н виде двух концентрически расположенных цилиндров, внешний цилищ р выполнен неподвиж» ным и имеет коллимационное отверстие в виде прорези вдоль образующей цилиндра с углом раскрыва в плоскости основания цилиндра, равным

-дЬ/2 L с 2 arctg Ь

Н (Н вЂ” — — -) О, где d h - диапазон изменения толщины

l насыпного слоя материала:

L -- расстояние между источником и детектором гамма-излучения;

Н вЂ” среднее расстояние между источником гамма-излучения и поверхностью материала, внутренний цил1нндр выполнен с нозможностью вращения вокруг своей оси от привода вращения и щелеными прорезями, расположенными равномерно по окружности, причем их число и ныбирается из условия

2 (na "—— с

1556328 корректор И. Самборская

Подписное

Тираж 410

Заказ 2561

ВККИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

° е

Производственно-издательский комбйнат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 прорези и направлен под углом р к поверхности исследуемого материала, определяемым из условия

Составитель А.Тибанов

Редактор Т.10рчикова Техред И.Ходаним

Пср

p = arctg--I,