SU949437A1

SU949437A1 - Устройство дл измерени физико-механических характеристик строительных материалов

Info

Publication number: SU949437A1
Application number: SU803223377A
Authority: SU
Inventors: Сергей Леонтьевич Давыдов; Вадим Германович Копытов; Николай Львович Рынин; Василий Васильевич Судаков
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1980-12-22
Publication date: 1982-08-07

Description

Изобретение относится к радиационным измерениям в частности нейтронного измерения физико-механических характеристик строительных материалов и может быть использовано, например, для определения их влажности, плотности, пористости и т.д.

Известно устройство для измерения пористости пород при каротаже скважин,^ включающее источник быстрых нейтронов и два детектора медленных нейтронов, расположенных на разных расстояниях от источника

Недостаток такого устройства заключается в том, что вследствие рез- 15 кого падения интенсивности нейтронного потока с удалением от источника снижается скорость счета в канале дальнего детектора, что приводит к увеличению статистической погрешности измерений.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения физико-механических характеристик строительных материалов, содержащее источ- 25 ник нейтронов,два детектора тепловых, нейтронов,один из которых выполнен с длиной не менее четырех длин релаксации нейтронов в исследуемом материале, и регистрирующую схему. При 30 этом другой детектор выполнен точечным с длиной не более одной длины релаксации нейтронов в материале^].

Недостатком данного устройства является усреднение потока нейтронов, вносимое ближним 'точечным детектором, что существенно снижает точность измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения физико-механических характеристик строительных материалов, содержащем источник нейтронов, два детектора тепловых нейтронов, один из которых выполнен с длиной не менее четырех длин релаксации нейтронов в исследуемом материале, и регистрирующую схему, второй детектор тепловых нейтронов выполнен идентично первому и снабжен поглощающим экраном,' у которого тол-» щина стенок линейно возрастает в направлении от источника нейтронов, причем оба детектора расположены на одинаковом.расстоянии от источника, составляющем не более одной длины релаксации нейтронов в исследуемом материале, а их оси пересекаются в геометрическом центре источника нейтронов.

Кроме этого, поглощающий экран выполнен из аномально-поглощающёго материала, преимущественно кадмия или сплава Вуда. 5

Наличие в такой конструкции устройства второго длинного детектора и размещение детекторов в непосредственной близости от источника обеспечивает увеличение общего количест- Ю ва регистрируемых нейтронов, а за. ключение одного из детекторов в поглощающий экран имитирует уменьшение потока нейтронов по экспоненциальному закону для этого' же детекто- 15 ра, удаленного на некоторое расстояние от источника, но при значительно большей скорости счета.

На фиг. 1 дана схема устройства для измерения физико-механических __ характеристик с компланарным распо- ¹ложением детекторов; на фиг. 2 то же, с коллинеарным расположением детекторов.

Устройство содержит блок детекторов для регистрации тепловых нейт- ронов, включающий два длинных детектора 1 и 2, источник нейтронов 3 и регистрируемую схему 4. Детектор 2 заключен в поглощающий экран 5, толщина стенки которого d линейно воз/θ растает в направлении от источника 3. Детекторы 1 и 2 расположены на одинаковом расстоянии от источника 3, составляющем не более одной длины релаксации нейтронов в исследуемом 35 материале, а их оси пересекаются в его геометрическом центре под углом οί , причем 0 « d -5 180° . 1 При. проведении исследований' на поверхности объекта, например, строи-40 тельных конструкций используют компланарную схему (.см.фиг. Г), а при проведении глубинных (зондовых) измерений, например, при каротаже, в сыпучих материалах используют колли- 45 неарную схему (см.фиг. 2).

При проведении измерений детекторы 1 и 2 устанавливают на исследуемом объекте. Нейтроны, испускаемые ИСТОЧНИКОМ 3, ДИФФУНДИРУЮТ В ИС- gg следуемом материале и регистрируются детекторами 1 и 2; а затем с помощью регистрирующей схемы 4 определяют скорость счета детекторов 1 и 2.

Далее определяют длину диффузии L „ на основании формулы ⁵³

где I4 - скорость счета детектора 1,' 60 Ι_χ - скорость счета детектора 2;

К - постоянный коэффициент, характеризующий экран.

Параметры экрана определяют следующим образом.

Задают диапазон измеряемой длины диффузии L, для исследуемого материала и отношение скоростей счета первого и второго детекторов Ц fиз условия I4 IЛ ~ 2-10. ·

Из приведенной выше формулы определяют коэффициент влияния экрана К. Тогда для конусообразного экрана из формулы К - Ы, где Σ - макроскопическое сечение материала экрана; Ь - характеристика уклона кону- са /х, где d - толщина стенки конуса на расстоянии х от источника), определяют Ъ-К/Х.

Для экрана, например, из сплава Вуда Σ = 15,7 при L = 8-12 см и ММ = 3, К =0,2 (для U =10 см) и Ь = = 0,127.

Данное устройство для измерения физико-механических характеристик строительных материалов за счет использования длинных детекторов и близости расположения их к источнику обеспечивает увеличение количества регистрируемых нейтронов, что соответственно уменьшает статистическую погрешность измерений.

Claims

Изобретение относитс к радиацион .ным измерени м в частности нейтронного измерени физико-механических характеристик строительных материалов и может быть использовано, например, дл определени их влажности, плотности , пористости и т.д. Известно устройство дл измерени пористости пород при каротаже скважин включающее источник быстрых нейтронов и два детектора медленных нейтронов , расположенных на разных рассто ни х от источника Cll. Недостаток такого устройства заключаетс в том, что вследствие резкого падени интенсивности нейтронного потока с удалением от источника снижаетс скорость счета в канале даль него детектора, что приводит к увеличению статистической погрешности измерений . Наиболее близким к. изобретению вл етс устройство дл измерени физико-механических характеристик строи тельных материалов, содержащее источник нейтронов,два детектора тепловых, нейтронов,один из которых выполнен с длиной не менее четырех длин релаксации нейтронов в исследуемом материсше , и регистрируквду схему. При этом другой детектор выполнен точечным с длиной не более одной длины релаксации нейтронов в материале 2. Недостатком данного устройства в-л етс усреднение потока нейтронов, вносимое ближним точечным детектором , что существенно снижает точность измерений. Целью изобретени вл етс повышение точности из:мерений. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл измерени физико-механических характеристик строительных материсшов, содержащем источник нейтронов, два детектора тепловых нейтронов, О.ЦИН из которых выполнен с длиной не менее четырех длин релаксации нейтронов в исследуемом материале, и регистрирук цую схему, второй детектор тепловых нейтронов выполнен идентично первому и снабжен поглощающим экраном, у которого тол- щина стенок линейно возрастает в направлении от источника нейтронов, причем оба детектора расположены на одинаковом.рассто нии от источника, составл ющем не более одной длины релаксации нейтронов в исследуемом материале, а их оси пересекаютс в геометрическом центре источника нейтронов. Кроме этого, поглощсшлций экран выполнен из аномально-поглощающего материала, преимущественно кадми или сплава Вуда. Наличие в такой конструкции уст ройства второго длинного детектора и размещение детекторов в непосред ственной близости от источника обе печивает увеличение общего количес ва регистрируемых нейтронов, а эа .ключение одного из детекторов в по глощающий экран имитирует уменьшение потока нейтронов по экспоненци альному закону дл этого же детекто ра, удаленного на некоторое рассто ние от источника, но при значительно большей скорости счета. На фиг. 1 дана схема устройства дл измерени физико-механически характеристик с компланарным расположением детекторов; на фиг. 2 то же, с коллинеарным расположением детекторов. Устройство содержит блок детекторов дл регистрации тепловых нейт ронов, включающий два длинных детек тора 1 и 2, источник нейтронов 3 и регистрируемую схему 4. Детектор заключен в поглощающий экран 5, тол iqjiHa стенки которого d линейно в растает в направлении от источника 3. Детекторы 1 и 2 расположены н одинаковом рассто нии от источника составл гацем не более одной длины релаксации нейтронов в исследуемом материале, а их оси пересекаютс в его геометрическом центре под углом oi , причем 0 оС S 180 . I При. проведении исследований на поверхности объекта, например, стро тельных конструкций используют комп ланарную схему (.см.фиг. 1), а при проведении глубинных (зондовых измерений , например, при каротаже, в сыпучих материалах используют колли неарную схему (см.фиг. 2), При проведении измерений детекто ры 1 и 2 устанавливают на исследуемом объекте. Нейтроны, испускаемые источником 3, диффундируют в ИСследуемом материале и регистрируютс детекторами 1 и 2; а затем с помощь регистрирующей схемы 4 определ ют скорость счета детекторов 1 и 2. Далее опредег. ют длину диффузии L на основании формулы -(тЛ скорость счета детектора 1 где 1 I, скорость счета детектора 2 посто нный коэффициент, характеризующий экран. Параметры экрана определ ют следующим образом. Задают диапазон измер емой длины диффузии L, дл исследуемого материала и отношение скоростей счета первого и второго детекторов | I Ц из услови 1 / Ji 2-10. Из приведенной выше формулы определ ют коэффициент вли ни экрана К. Тогда дл конусообразного экрана из формулы К - Ь1, где X - макроскопичавкое сечение матери ала экрана; b - характеристика уклона кону- са Cij-c /X, где d - толщина стенки конуса на рассто нии х от источника, определ ют ЬгК/г. Дл экрана, например, из сплава Вуда 2 15,7 при L 8-12 см и 3, К 0,2 (дл 14,10 см) и Ъ 0,127. Данное устройство дл измерени физико-механических характеристик строительных материалов за счет использовани длинных детекторов и близости расположени их к источнику обеспечивает увеличение количества регистрируемых нейтронов, что соответственно уменьшает статистическую погрешность измерений. Формула изобретени 1.Устройство дл измерени физико-механических характеристик строИтельных 1 материалов, содержащее источник нейтронов, два детектора тепловых нейтронов, одна из которых выполнен длиной не менее четырех длин релаксации нейтронов в исследуемом материсше, и регистрирующую схему, отличающеес тем,, что, с целью повышени точности измерений , второй детектор тепловых нейтронов выполнен идентично перт вому и снабжен поглощающим экраном, у которого толщина стенок линейно возрастает в направлении от источника нейтронов, причем оба детектора расположены на одинаковом рассто нии от источника, составл ющем не более одной длины релаксации нейтронов в исследуемом материале,а их оси пересекаютс в геометрическом центре источника нейтронов. 2.Устройство по П.1, о т.л ич а ю щ в и с тем, что поглощающий экран выполнен из аномальнопоглощающего материала, преимущественно кадми или сплава Вуда. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3906224, кл. 250-264, 1975.
2.Авторское свидетельство СССР№ 398905, кл. G 01 V 5/00, 1972 ( прототип).