Мобильный рентгеновский плотномер

Авторы патента:

Глебов Михаил Владимирович (RU)

Колосков Сергей Алексеевич (RU)

Маркизов Вячеслав Николаевич (RU)

Нагаев Эмиль Ильдарович (RU)

Бродский Сергей Михайлович (RU)

G01N9/00 - Определение плотности или удельного веса материалов; анализ материалов путем определения их плотности или удельного веса (устройства для взвешивания G01G)

Владельцы патента RU 2617001:

Российская Федерация от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" (АО "НИИТФА") (RU)

Использование: для измерения плотности твердых тел. Сущность изобретения заключается в том, что мобильный рентгеновский плотномер включает рентгеновский генератор с окном, формирующим широкополосный панорамный пучок излучения, два энергодисперсионных детектора, регистрирующих излучение, обратно рассеянное от анализируемого объекта, два датчика расстояния для учета влияния изменения геометрии в процессе измерения при движении, при этом между детекторами и окном рентгеновского генератора установлена мишень из материала, испускающего характеристическое рентгеновское излучение с энергией в диапазоне от 15 до 35 кэВ, выполненная в виде удлиненной прямоугольной пластины, изогнутой по поперечной оси симметрии и обращенной выпуклой поверхностью в сторону окна рентгеновского генератора и узкими сторонами к детекторам, а каждый детектор снабжен дополнительным коллиматором, пропускающим пучок характеристического рентгеновского излучения мишени в детектор. Технический результат: повышение стабильности и снижение погрешности измерений. 1 ил.

Изобретение относится к области измерения плотности твердых тел с использованием рентгеновского излучения. Сущность заключается в том, что между окном рентгеновского генератора, формирующим направленный на исследуемый объект пучок первичного рентгеновского излучения, и детекторами, регистрирующими обратно рассеянное излучение от объекта, установлена мишень, испускающая характеристическое рентгеновское излучение, возбуждаемое первичным излучением, которое поступает в каждый детектор и служит для компенсации изменения интенсивности излучения рентгеновского генератора, что позволяет повысить стабильность и точность измерений плотности. Это особенно важно при проведении контроля объектов в полевых условиях.

Известны устройства, предназначенные для контроля плотности изделий с использованием гамма-излучения, принцип работы которых основан на явлении рассеяния гамма-излучения атомами вещества контролируемого объекта [Патент US 4766315, МПК G01N 23/22, 23.08.1988]. Рассеяние является главным образом результатом комптоновского взаимодействия фотонов с электронами атомов вещества объекта, причем количественно такое взаимодействие определяется плотностью вещества. Измеряя плотность потока рассеянных фотонов, можно получить прямую зависимость между показаниями прибора и плотностью вещества. Обычно измерения плотности проводят с использованием калибровочного графика [Описание изобретения к патенту РФ №2345353 от 06.06.2007, МПК G01N 23/06, G01N 9/24, опубл. 27.01.2009].

Недостатками известных устройств являются низкая чувствительность и длительное время измерения, практически исключающие возможность контроля плотности при перемещении устройства относительно объекта. Кроме того, из-за уменьшения потока гамма-излучения в результате распада радионуклида необходима регулярная экспериментальная коррекция калибровочного графика, что снижает производительность измерения.

В качестве прототипа выбран мобильный рентгеновский плотномер [Описание изобретения к патенту РФ №252948 от 03.12.2012, МПК G01N 9/00, опубл. 27.09.2014], который включает панорамный рентгеновский генератор с окном, формирующим направленный на исследуемый объект широкополосный пучок рентгеновского излучения, два энергодисперсионных детектора, окруженных защитой с коллиматорами, пропускающими обратно рассеянное излучение от объекта, два датчика расстояния для учета влияния изменения геометрии в процессе измерения при движении. Плотность для каждого канала (детектора) рассчитывают по измеренной скорости счета с помощью заданной градуировочной характеристики (математической модели).

К недостаткам данного устройства относятся низкая стабильность измерений вледствие изменения интенсивности излучения рентгеновского генератора в процессе работы, которая приводит к увеличению систематической погрешности и снижению точности измерений.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении стабильности и снижении погрешности измерений.

Для достижения указанного технического результата в мобильном рентгеновском плотномере, включающем рентгеновский генератор с окном, формирующим широкополосный панорамный пучок излучения, два энергодисперсионных детектора, регистрирующих излучение, обратно рассеянное от анализируемого объекта, два датчика расстояния для учета влияния изменения геометрии в процессе измерения при движении, согласно изобретению между детекторами и окном рентгеновского генератора установлена мишень из материала, испускающего характеристическое рентгеновское излучение с энергией в диапазоне от 15 до 35 кэВ, выполненная в виде удлиненной прямоугольной пластины, изогнутой по поперечной оси симметрии и обращенной выпуклой поверхностью в сторону окна рентгеновского генератора и узкими сторонами к детекторам, а каждый детектор снабжен дополнительным коллиматором, пропускающим пучок характеристического рентгеновского излучения мишени в детектор.

Предлагаемое устройство представлено схематически на фиг. 1. В устройстве используется рентгеновский генератор /1/ с окном /2/, формирующим пучок излучения, направленный на исследуемый объект /3/. Каждый из двух сцинтилляционных детекторов /4/ снабжен защитой /5/ с коллиматором /6/, пропускающим излучение от исследуемого объекта, и коллиматором /7/, пропускающим излучение от мишени /8/. Мишень изготавливают из материала, испускающего характеристическое рентгеновское излучение с энергией в диапазоне от 15 до 35 кэВ, которое с достаточной эффективностью регистрируется сцинтилляционными детекторами, например, из кадмия. Толщину мишени выбирают из условия не менее чем десятикратного ослабления собственного излучения. Два датчика /9/ расстояния позволяют контролировать геометрические параметры системы «источник - объект - детектор».

Устройство работает следующим образом. Рентгеновский генератор /1/ создает пучок первичного широкополосного излучения с осью, направленной нормально к поверхности исследуемого объекта /3/. Границы и направления пучков рентгеновского излучения показаны штриховыми линиями со стрелками. Первичное излучение частично попадает на мишень /8/ и возбуждает в ней характеристическое рентгеновское излучение. Обратно рассеянное веществом объекта излучение, прошедшее через коллиматоры /6/, и характеристическое излучение мишени /8/, прошедшее через коллиматоры /7/, регистрируют детекторами /4/.

Энергетическое разрешение сцинтилляционного детектора обеспечивает разделение пиков обратно рассеянного излучения и характеристического излучения. Для каждого измерительного канала (детектора) находят скорость счета N_p в пике обратно рассеянного излучения, скорость счета N_x в пике характеристического излучения мишени и вычисляют скорость счета N с поправкой на изменение интенсивности первичного излучения по формуле:

Расчет плотностей ρ₁ и ρ₂ для каждого канала проводят по градуировочным характеристикам плотномера, связывающим плотность со скоростью счета N в каждом канале, которые построены с учетом изменения геометрии при движении.

Так как относительные изменения скоростей счета в пиках обратно рассеянного и характеристического излучения одинаковы, введение поправки по формуле (1) обеспечивает компенсацию изменения интенсивности пучка рентгеновского генератора в процессе его работы, что приводит к повышению стабильности и снижению погрешности измерений.

По мнению авторов, указанные отличительные признаки являются новыми и в предложенном функциональном единстве необходимы и достаточны для обеспечения заявленного технического результата.

Мобильный рентгеновский плотномер, включающий рентгеновский генератор с окном, формирующим широкополосный панорамный пучок излучения, два энергодисперсионных детектора, регистрирующих излучение, обратно рассеянное от анализируемого объекта, два датчика расстояния для учета влияния изменения геометрии в процессе измерения при движении, отличающийся тем, что между детекторами и окном рентгеновского генератора установлена мишень из материала, испускающего характеристическое рентгеновское излучение с энергией в диапазоне от 15 до 35 кэВ, выполненная в виде удлиненной прямоугольной пластины, изогнутой по поперечной оси симметрии и обращенной выпуклой поверхностью в сторону окна рентгеновского генератора и узкими сторонами к детекторам, а каждый детектор снабжен дополнительным коллиматором, пропускающим пучок характеристического рентгеновского излучения мишени в детектор.

Способ относится к области измерительной техники и может быть использован для оперативного контроля уровня и плотности жидкости в баках резервуарного парка, что актуально для предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, авиационной, медицинской, пищевой промышленности.

Сенсорное устройство для измерения плотности биологической текучей среды и/или мембранного сопротивления // 2609460

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской технике, и может быть использовано для измерения плотности биологической текучей среды неинвазивным способом.

Система определения насыпной плотности грузов в полувагонах в составах железнодорожного транспорта // 2604115

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения уровня, мгновенной и интегральной насыпной плотности груза в полувагонах железнодорожного транспорта, обнаружения негабаритного груза, выявления отклонений от сортности, а также для построения распределения уровня (насыпной плотности) по длине полувагона.

Устройство и способ для определения плотности жидкости // 2603948

Изобретение касается устройства и способа определения плотности жидкости, в частности, сжиженного газа. Устройство для определения плотности жидкости содержит поплавок (20), по меньшей мере одну воздействующую на поплавок (20) измерительную пружину (30, 40), упругая деформация которой является мерой подъемной силы поплавка (20), и магнит (28), который предназначен для регистрации упругой деформации измерительной пружины (30, 40) посредством магнитострикционной системы измерения положения.

Способ и устройство для измерения излучательной способности и плотности сырой нефти // 2601225

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерении плотности сырой нефти в градусах API. Устройство для применения при измерении плотности сырой нефти в градусах API содержит трубопровод (1) для нефти, термопару (4) в трубопроводе для измерения температуры нефти при контакте с ней, сапфировое окно (3) в трубопроводе, инфракрасный термометр (5, 6) для измерения температуры нефти через окно и средство (20) для сравнения измерений температуры, полученных термометрами, с получением меры излучательной способности сырой нефти и, таким образом, ее плотности в градусах API.

Устройство контроля плотности ферромагнитных суспензий // 2600522

Изобретение относится к горно-перерабатывающей промышленности и может быть использовано в процессах переработки и обогащения железорудного сырья, что ферромагнитные свойства.

Способ контроля плотности ферромагнитных суспензий // 2600521

Изобретение относится к горно-перерабатывающей промышленности и может быть использовано для контроля плотности суспензии, содержащей ферромагнитные частицы, которые представлены различными соединениями железа и других металлов, физико-механические свойства которых определяют вероятность взаимодействия с магнитным полем.

Способ определения плотности дислокаций в монокристаллах германия методом профилометрии // 2600511

Изобретение относится к области методов выявления структурных дефектов кристаллов и может быть использовано для исследования дислокационной структуры и контроля качества кристаллов германия.

Вибрационный денситометр с усовершенствованным вибрационным элементом // 2593920

Изобретения относятся к вибрационным денситометрам и, более конкретно, к вибрационному денситометру с вибрационным элементом для вибрационного денситометра, имеющего улучшенное разделение колебательных мод.

Устройство для измерения плотности сыпучих тел // 2593675

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно, к пневматическим устройствам для измерения плотности сыпучих материалов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Способ определения плотности тел // 2618504

Использование: анатомические, физиологические и экологические исследования при определении объемов трахейной системы насекомых и других внутриполостных газовых объемов беспозвоночных животных, а также измерительная техника при определении объемов газа в упругих телах. Способ определения плотности тел, вначале определяют плотность твердой составляющей этого тела путем заключения его в кювету и определения веса этой кюветы в несмачиваемой это тело жидкости при нормальном и пониженном давлении. После определения плотности твердой составляющей этого тела определяют объем газа в теле, для чего тело помещают в жидкость, способную смачивать это тело, создают давление в ней до взвешенного состояния тела и определяют относительную величину изменения объема газа, а затем рассчитывают объем газа в теле по формуле: где m - масса исследуемого тела, ΔVk - коэффициент сжатия газа при увеличении давления от нормальной величины до величины, при которой тело находится во взвешенном состоянии, равный VкРн/VкРа, где VkPh - объем воздуха в капилляре-манометре при нормальном давлении, VкРа - объем воздуха в капилляре-манометре при повышенном давлении, ρ2 - плотность смачиваемой тело жидкости, Ρ - плотность твердой составляющей тела. При этом в качестве объекта исследования можно использовать насекомое. Техническим результатом является возможность измерения при определении плотности тела объема находящихся в нем газов.1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ определения параметров жидкости в резервуаре // 2619810

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам для определения различных параметров жидкостей, в частности нефтепродуктов, хранимых или перевозимых в резервуарах, например железнодорожных цистернах, и может быть использовано в системах определения объема и массы жидкостей. Вибрационный датчик с термопреобразователем перемещают в исследуемой жидкости с помощью шагового двигателя, измеряют характеристики плотности, вязкости и температуры сред в резервуаре на различных глубинах погружения датчика за определенную длину его перемещения и определяют на основании измеренных характеристик сред параметры уровней расслоения жидкостей и уровней границ раздела сред жидкость/воздух, нефтепродукт/подтоварная вода. Перемещение датчика в жидкости производят в два этапа: сначала датчик погружают в исследуемую жидкость до самого дна резервуара и получают грубую информацию об уровнях границ раздела сред, а затем поднимают датчик до его выхода из жидкости, один или несколько раз останавливая его и производя точные измерения характеристик сред. При необходимости более точных измерений уровня границы раздела сред нефтепродукт/подтоварная вода при подъеме датчика его однократно/несколько раз перемещают возвратно-поступательно через предполагаемую границу раздела сред. Техническим результатом является повышение достоверности измерений. 1 з.п. ф-лы.

Проверка датчика измерителя для вибрационного измерителя // 2619829

Использование: для проверки вибрационного датчика. Сущность изобретения заключается в том, что измеряют множество температур с использованием температурного датчика и измеряют множество периодов времени датчика с использованием сборки датчика. Определяют среднюю температуру и средний период времени датчика. Компенсируют средний период времени датчика с использованием средней температуры, генерируя при этом компенсированный период времени датчика. Сравнивают компенсированный период времени датчика с эталонным периодом времени датчика. Указывают результаты. В дополнительных вариантах воплощения среднеквадратичное отклонение множества температур или множества периодов времени датчика сравнивается с пределом и указывается стабильность датчика. В дополнительных вариантах воплощения разность между измеренной плотностью и эталонной плотностью текучей среды компенсируется с использованием высоты и средней температуры. Технический результат: повышение достоверности результатов проверки вибрационного датчика. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ определения расположения нижней границы консолидированного слоя торосов и стамух при электротермобурении // 2630017

Изобретение относится к ледоведению и ледотехнике и может быть использовано в ледовых исследованиях, в частности в районах добычи углеводородов на шельфе замерзающих морей. Технический результат заключается в определении глубины расположения нижней границы консолидированного слоя при бескерновом бурении. Согласно способу осуществляют тепловое электрическое бурение скважин во льду с записью на компьютер или логгер скорости бурения, одновременно с бурением производят отсос с края рабочей части нагревательной коронки талой воды, которая по шлангу подается на поверхность льда к месту нахождения оператора бурения. Оператор визуально контролирует наличие и интенсивность потока жидкости, фиксируя переход от воздушно-водяной смеси к постоянному потоку жидкости отметкой на компьютерной записи скорости бурения нажатием специальной кнопки. Сопоставляют зависимость скорости бурения с отметкой оператора о наличии постоянного потока воды с учетом времени прохода воды из скважины по шлангу до выхода из насоса, изменение скорости бурения, соответствующее переходу бура из плотного льда в рыхлый лед или пустоту, ближайшее к метке, определяют как выход бура из консолидированного слоя и фиксируют глубину расположения нижней границы консолидированного слоя. 1 з.п. ф-лы.

Многофазный ультразвуковой расходомер для трубопроводов // 2631495

Система предназначена для определения плотностей и пропорций фаз в потоке многофазной текучей среды (ПМТС), которая может включать в себя нефтяную фазу, водную фазу и газовую фазу из скважины. Система содержит первый плотномер, который измеряет ПМТС в местоположениях, где фазы ПМТС часто являются разделенными, второй плотномер, который измеряет ПМТС с выхода фазового смесителя-гомогенизатора, и третий плотномер, который в реальном времени измеряет ПМТС там, где газовая фаза начинает отделяться или отделилась от жидкой фазы, но где жидкие фазы не разделились. Система также содержит один или более процессоров для выполнения одной или более программ для определения плотности нефтяной фазы, плотности водной фазы, плотности газовой фазы и пропорций фаз, в том числе обводненности и объемной доли газа, на основе показаний первого, второго и третьего плотномеров. Технический результат – повышение точности и безопасности. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ очистки фильтровой части напорного закладного пьезометра непрямолинейной формы // 2643986

Изобретение относится к технологии очистки внутренних поверхностей полых изделий, а именно очистки фильтровой части напорных закладных пьезометров от кольматанта. Способ включает введение в устье пьезометра упругого шланга с предварительно обрезанной по наклонной плоскости передней оконечностью; воздействие на подводящую трубу пьезометра высокочастотной вибрацией в процессе введения шланга; продвижение шланга внутри подводящей трубы пьезометра вплоть до его фильтровой части с помощью силы, прикладываемой у его устья; осуществление циркуляции очищающего реагента в пьезометре; поддержание в пьезометре давления, уравновешивающего давление водоносного пласта. Технический результат: высокая эффективность очистки фильтровой части напорного закладного пьезометра непрямолинейной формы. 3 ил.

Способ формирования сигнала возбуждения для датчика вибрации // 2646541

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения вибрации. Устройство содержит схему приемника, интерфейсную схему, схему возбуждения, в состав которой входят возбудитель без обратной связи, входные аналоговые фильтры, аналого-цифровой преобразователь, фазовый детектор, генератор сигнала возбуждения, выходные аналоговые фильтры, вибрирующий элемент, содержащий пьезоэлектрические кристаллические элементы. Первый и второй пьезоэлементы располагаются рядом с первым и вторым зубцами. Также в состав устройства входят усилитель измерительного сигнала вибрации, усилитель возбуждения, цифроаналоговый преобразователь, синтезатор сигнала возбуждения, цифровой сигнальный процессор, кодек. Способ измерения предполагает измерение вибрации, дискретизацию сигнала вибрации, измерение угла сдвига фаз, сравнение измеренного угла сдвига фаз с целевым углом сдвига фаз, определение командной частоты, формирование сигнала возбуждения с командной частотой, если измеренный угол сдвига фаз равен целевому углу сдвига фаз. Создание механической вибрации с помощью полученного сигнала возбуждения. Технический результат – уменьшение нестабильности в алгоритме управления возбуждением. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.