Эталонный образец для градуировки нейтронных влагомеров

(Д 1) С 01 И 23/О ЕТЕЛЬСТВ в второгоисимостиссы эталоем сЪ шз стержнека второ тояние гетки и котки опре 3 ц+Н а - максимальный гразмер блоковвторого вида,8=3(3 еометрическиипервого илисм талонный образ ю щ и й с я ощения изготовпо 1 где И - зна и то с це-, образцов лью уп ения ГССУДАРСТВЕННЫй НОМИТЕТпо изоБРетенияч и отнРытиямпри гкнт сса ОПИСАНИ Н АВТОРСКОМУ(56) Авторское свидетельство СССРВ 763720, кл. С 01 Б 1/00, 1978.Авторское свидетельство СССРВ 539250, кл, С 01 И 1/00, 1975,Патент США Р 4152600,кл. С 01 И 23/ОО, опублик01.05. 1979(54) (57) 1, ЭТАПО 1 ШИЙ ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ НЕЙТРОННЫХ ВЛАГОМЕРОВ, состоящий из помещенных в корпус материалов двух видов, один из которых является водородсодержащим, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности градуировки, внутри корпуса выполнена трехмернаястержневая решетка, в узлах которойразмещены попеременно объемные блоки двух видов причем блоки первоговида содержат водородсодержащие материалы, а блоки второго вида содержатхимически чистые соединения, идентичные составу измеряемого материала,при этом количество блоков первоговида Я выбрано в зависимости от за 1данной влажности соотношениемИ с 7 М100 М шчение весовой влажности,воспроизводимое эталоннымоб азцом, %; начение насыпной массы,оспроизводимое образцом,(см7 - внутренний, объем корпусаэталонного образца, смМ - масса молекулы водородсодержащего вещества, входящего в блоки первого видаатомных единицах, а.е.,М - масса молекулы воды в атомных единицах, а.е,;ш - масса одного блока первоговида, г,количество блоко вида Ю пределяется в зав от заанной насыпной ма нного бразца соотношени где ш - масса трехмерноЭвой решетки, г,ш - масса одного бл2го вида, г,причем, межцентровое растрехмерной стержневой. реличество стержней Б решделяется выражениеммалого содержания влажности, блоки первого вида выполнены из материала, идентпчного блокам второго вида, и заключены в оболочку из водородсошМ 3122099 Ь держащего материала, масса которой. определяется соотношениемИзобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения влажности сыпучих материалов, конкретнее к эталонным образцам для градуировки нейт ронных влагомеров, и может быть использовано в черной металлургии для метрологического обеспечения нейтронных влагомеров.Известны эталонные обРазцы для градуировки нейтронных влагомеров, которые представляют собой помещенные в корпус материалы двух типов, один иэ которых является водород- содержащим, а другой состоит из обеэ воженного натурального вещества.Для получения однородных эталонных образцов приготавливают смесь из необходимых материалов. Изменяя количество вводимого параФина, получают заданную конечную влажность образца.Для получения эталонных образцов приготавливают основной компонент путем смешивания, по крайней мере, двух составляющих с одинаковой насыпной массой, но с различной пористостью. Основной компонент приготавливаемого образца нагревают, вводят в него парафин и помещают в корпус, Указанные эталонные образцы применяются для градуировки нейтрон-, ных влагомеров и заменяют образцы из натурального материала, например цемента, песка с естественной влажГнос тью е Недостатки этих эталонных образцовследующие,Известные эталонные образцы, однородные по влажности и насыпной массе,можно выполнить только из мелкодисперсных материалов, гранулометрический состав которых либо постоянен, либо колеблется в узком диапазоне. Такие образцыпредназначены для градуировки нейтрон-ных влагомеров, измеряющих объемнуювлажность материалов. Это не позволяетвоспроизводить с достаточной точностью свойства, в частности насыпную массу крупнодисперсных материалов с неоднородным гранулометрическим составом, и не позволяет использовать их для градуировки нейтронных влагомеров, измеряющих весовую влажность материалов, у которых гранулометрический состав, пористость и насыпная масса колеблются в широком диапазоне, таких как кокс, коксовая мелочь, коксовый орешек и аглошихта. При использовании натуральных материалов в качестве основных компонентов эталонных образцов ухудшается однородность и стабильность изготовления образцов, вследствии различий в химическом составе различных месторождений,.что приводит к снижению точности градуировки.Наиболее близким к изобретению является эталонный образец для градуировки нейтронных влагомеров, также состоящий из помещенных в корпус материалов двух видов, один из которых является водородсодержащим. Образец состоит из тонких слоев. Одни слои выполнены из водородсодержащего материала, в частности из полиэтилена (СН)п, являющегося замедлителем быстрых нейтронов. Другие слои выполнены из материала, практически не замедляющего быстрые нейтроны, в частности из магния (Мр). Чередующиеся в определенном порядке слои из замедлителя и незамедлителя плотно скреплены друг с другом и фактически представляют собой сплошную однородную массу, которую можно рассматривать применительно к нейтронным влагомерам, как бесконечно большую. Эталонные образцы с различным водородсодержанием имеют спок из замедлителя различной толщины, чередующиеся со слоями из незамедлителя, также имеющего различную толщину. Эти слои чередуются между собой в различных комбинациях.Для градуировки нейтронных влагомеров в широком диапазоне влажности применяются наборы эталонных образцов, имеющих различное количество водородсодержащих слоев. Конструктивно эталонные образцы выполнены в двух видах - для градуировки нейтронных влагомеров с датчиками накладного типа и влагомеров с датчиками погружного типа.Недостатком таких эталонов является то, что набор эталонов воспроизводит ряд значений объемной влажности и поэтому предназначен для градуировки влагомеров, измеряющих только объемную влажность материалов, имеющих постоянную плотность, таких как песок, цемент, почва и дрОднако имеется целый ряд сыпучих материалов (кокс, коксовая мелочь, коксовый орешек и т,п.) гранулометрический.состав, пористость, следовательно, и насыпная масса которых меняются в широком диапазоне. При измерении влажности таких материалов влагомером возникает погрешность вследствие влияния колебаний насыпной массы на показания приборов. В этом случае требуется измерять весовую влажность материала, т.е, объемную влажность, отнесенную к массе сухого материала.Однако известные эталонные образцы воспроизводят только значение объемной влажности.Целью изобретения является повышение точности градуировки, учитывающей свойства реальных сыпучих материалов. Поставленная цель достигается тем, что эталонный образец для градуировки нейтронных влагомеров, состоящий из помещенных в корпус материалов двух видов, один из которых является водородсодержащим (напри-мер, парафин, полиэтилен, капролон, оргстекло, пенопласт), содержит размещенную в корпусе трехмерную стержневую решетку, в узлах которой размещены попеременно объемные блоки двух видов, причем блоки первого вида содержат .водородсодержащие материалы, а блоки второго вида химически чистые соединения по элементному составу, идентичные составу измеряемого материала, при этом количество блоков первого вида И определяется в зависимости от заданной влажности соотношением"1 - внутренний объем корпусаэталонного образца, смИ - масса молекулы водородсодержащего вещества, входящего в блоки первого видав атомных единицах массы,а.еФИ - масса молекулы воды в атомных единицах массы, а.е.Ф Уш, - масса одного блока первого вида, г,и количество блоков второго вида определяется в зависимости от заданной25насыпной массы эталонного образцасоотношением 15 Ре ш 33т = - ЬаЯ .1. Д 11 2 40 где г - межцентровое расстояние трех 45 мерной стержневой решетки,см,а максимальные геометрическиеразмеры блоков первого иливторого вида, см;-.Я - количество стержней.Блоки могут содержать в себе материалы, находящиеся в различных состояних, например пленках, пластинах,порошках, гранулах. 55Дополнительной целью изобретения является упрощение изготовления образцов малого содержания влажности,где ш- масса трехмерной стержневой решетки, г;ш 2 - масса одного блока второговида, г,причем межцентровое расстояние г трехмерной стержневой решетки и количе ство стержней Б решетки определяютсявыражениемДанная цель достигается тем, что блоки первого вида выполнены из материала, идентичного блокам второго вида, и заключены в оболочку из водородсодержащего материала, масса которой определяется соотношениемНа чертеже изображен общий вид эталонного образца.Эталонный образец содержит корпус 1, в полости которого размещена трехмерная металлическая решетка , в узлах которой укреплены блоки 3, 4 двух видов, Блоки первого вида 3 содержат водородсодержащие соединения (например, парафин, полиэтилен, оргстекло, кяпролон или пенопласт), блоки 4 второго вида содержат химически чистые основные компоненты по элементному составу, в процентном отношении соответствующие темкоторые присутствуют в измеряемом материяле,Блоки первого и второго видов 3, 4 могут иметь Форму выпуклого многоугольника, например Форму куба,.прямоугольного паралЛелепипеда, цилиндра или шара.В зависимости от назначения эталонного образца и требуемых метро-.1 логическиххарактеристик изменяются количество блоков первого и второго вида, межцентровое расстояние трехмернои стержневой решетки, геометрические размеры блоков первого и второго випов и масса элементов, входящих в блоки 3, 4,С уменьшением значений влажности, воспроизводимых эталонным образцом, уменьшается общяя масса водородсодержащих элементов, поэтому при постоянном количестве блоков первого вида И, уменьшается масса (ш) :и, следовательно, габариты одного блока второго вида, что затрудняет изготовление блоков первого вида при уменьшении влажности образца.Поэтому для получения этялонных образцов со значениями влажности в диапазоне, близкими к нулю (например, менее 27), блоки первого вида могут быть заменены блоками второго вида, внешняя сторона которых покрыта оболочкой из водород" содержащего материала.45 рая модификация эталонного образца 50 55 1 О 15 20 25 30 35 40 Выбор состава материала эталонного блока, в частности материала, входящего в блоки второго вида 4, осуществляется путем анализа состава и свойств материалов различных месторождений, влажность которых измеряется нейтронным влагомером, и определения оптимального состава в диапазоне, позволяющем получить эталонный образец, по своим характеристикам близкий к измеряемому материалу любого месторождения.Для сохранения метрологических характеристик эталонного образца стабильными в течение длительного времени путем сохранения стабильным элементного состава корпус 1 эталонного образца и блоки первого и второго вида 3, 4 выполнены герметичными, Для уменьшения искажений нейтронного поля, образующегося в эталонном образце при градуировке влягомера под воздействием окружающей среды, которые приводят к изменению метрологических характе ристик эталонного образца и снижению точности градуировки, внутренняя сторона корпуса покрыта защитным слоем материала с высоким альбедо, являющегося хорошим отражателем нейтронов, например сталью, а наружная сторона покрыта защитным слоем мате. риала, являющегося хорошим поглотителем нейтронов, например карбидом . бора. Кроме того, эти слои материала оДновременно служат биологической защитой персонала, обслуживающего эталонный образец, от нейтронного излучения, .Эталонный образец имеет две конструктивные модификации, первая поз. - воляет градуировать нейтронные влагомеры накладного типа (поз.5), втоимеет канал 6 для введения внутрь погружного датчика.Градуировка нейтронного влагомера осуществляется следующим образом. Датчик влягомера поочередно устанавливают в канале первого, второго и третьего эталонного образца и каждый раз регистрируют значения выходных сигналов влагомера в первом образце, во втором образце и в третьем образце. Затем определяют градуировочные коэффициенты.Эталонный образец позволяет,наиболее полно (по сравнению с аналога11220991 Оличную влажность от 0 до 1007 и различный химический состав,Редактор С.Титова Техред Л.Олийнык Корректор 1898 тираж 413 ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раущская наб д. 4/5 роиз твенно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина 9ми) воспроизводить характеристики материалов, различных по своим близи ко-химическим свойствам, в частности по химическому и гранулометрическому составу, и воспроизводить различные5 значения влажности и плотности. Конструкция эталонного образца такова, что позволяет имитировать практически любые материалы от мелкодисперс- . 10 ных до крупнопористых, имеющих разИзобретение позволяет производить градуировку любых типов нейтронных влагомеров, как одноканальных, так и двухканальных. Возможность воспроизведения значений влажности изначений плотности материала повышает точность градуировки влагомеров.