Способ измерения поверхностной плотности преимущественно гетерогенных грунтов



Способ измерения поверхностной плотности преимущественно гетерогенных грунтов
Способ измерения поверхностной плотности преимущественно гетерогенных грунтов
Способ измерения поверхностной плотности преимущественно гетерогенных грунтов
Способ измерения поверхностной плотности преимущественно гетерогенных грунтов

 


Владельцы патента RU 2524042:

Закрытое акционерное общество "НТЦ Экофизприбор" (RU)

Использование: для измерения поверхностной плотности преимущественно гетерогенных грунтов. Сущность изобретения заключается в том, что детектируют и регистрируют плотность потока гамма-квантов, рассеянных на электронах атомов вещества при взаимодействии потока первичного гамма-излучения источника ионизирующего излучения с материалом грунта и определяют плотность грунта по зарегистрированной плотности потока гамма-квантов, при этом детектор и гамма-источник предварительно удаляют от поверхности грунта на такое расстояние, при котором во всем диапазоне измерения поверхностной плотности имеет место прямая (возрастающая) зависимость между зафиксированной детектором интенсивностью рассеянного грунтом излучения гамма-источника и поверхностной плотностью контролируемого грунта и, одновременно, погрешность измерения поверхностной плотности, обусловленная неоднородностью рельефа гетерогенного грунта, имеет допустимое значение. Технический результат: повышение точности при измерении поверхностной плотности преимущественно гетерогенных грунтов. 4 ил.

 

Изобретение относится к радиоизотопным устройствам, предназначенным для контроля технологических параметров производственных процессов, а конкретно к способам экспрессного измерения поверхностной плотности грунтов при строительстве автомобильных и железных дорог в процессе уплотнения земляного полотна.

Известны радиоизотопные способы (методы) измерения плотности грунтов, основанные на зависимости между плотностью контролируемого грунта и характеристиками ослабления или (и) рассеяния измеряемого детектором потока энергии гамма-излучения. Эти способы представлены в «ГОСТ 23061-90 Грунты. Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности».

В качестве аналогов выбраны метод абсорбции (п.1.5) и альбедо-абсорбционный метод (п.1.6).

Метод абсорбции заключается в детектировании и регистрации плотности потока гамма-квантов, прошедших через слой материала между радиоактивным источником и детектором гамма-излучения.

Метод альбедо-абсорбционный заключается в детектировании и регистрации плотности потока гамма-квантов, рассеянных в объеме грунта и прошедших через слой между источником ионизирующего излучения и детектором гамма-излучения.

Недостатком абсорбционного и альбедно-абсорбционного методов является высокая трудоемкость и низкая производительность проведения измерения из-за необходимости перед каждым измерением углублять источник (а в абсорбционном методе и детектор) в грунт.

Наиболее близким по назначению и отличительным признакам к заявляемому является принятый за прототип метод альбедо (п.1.4).

Метод альбедо заключается в детектировании и регистрации плотности потока гамма-квантов, рассеянных на электронах атомов вещества при взаимодействии потока первичного гамма-излучения источника ионизирующего излучения с материалом грунта. При этом по зарегистрированной плотности потока судят о значении плотности грунта.

В этом случае не требуется углублять источник с детектором в грунт, т.к. они размещаются на поверхности грунта.

На фиг.1 в описании изобретения показана геометрия измерения по способу-прототипу. При таком способе гамма-излучатель 2 и детектор 4 размещаются на некотором расстоянии друг от друга в одной плоскости, практически совпадающей с верхней поверхностью контролируемого материала 1. При изменении плотности материала в поверхностном слое изменяется степень обратного рассеяния гамма-излучения, что и фиксируется детектором 4.

Для уменьшения погрешности измерения между источником 2 и детектором 4 устанавливается экран 3, поглощающий неинформативные гамма-кванты, направленные от источника в сторону детектора.

При этом имеет место обратная (падающая) зависимость интенсивности регистрируемого детектором гамма-излучения от поверхностной плотности контролируемого грунта, что связано с ослаблением потока первичных гамма-квантов, которые доходят до области под детектором непосредственно через грунт.

Градуировка и характерная экспериментальная зависимость скорости счета зарегистрированных детектором гамма-квантов от плотности материала прибором по способу-прототипу представлена на фиг.2.

Указанная зависимость обеспечивается при наличии ровной (плоской) поверхности контролируемого материала и полном (по всей поверхности) прилегании к ней плоскости источник - детектор. Все это может быть обеспечено, если контролируемый материал является гомогенным (однородным), таким как, например, песок или глина.

В то же время, при строительстве автомобильных и железных дорог значительный интерес представляет измерение поверхностной плотности гетерогенных (неоднородных) материалов, таких как гравий или щебень, имеющих размер фракций несколько сантиметров. В этом случае обеспечить полное прилегание плоскости источник - детектор к поверхности контролируемого материала невозможно. Попытки использовать известный способ для измерения поверхностной плотности щебня (плотность весовым методом - 1300 кг/ м3) с размером фракций 40 - 70 мм оказались неудачными. На фиг.2 изображена точка, соответствующая скорости счета зарегистрированных импульсов (265 имп./с) при измерении плотности указанного щебня, что соответствует плотности по градуировочной кривой 830 кг/м3. Здесь абсолютная погрешность измерения превышает 400 кг/м3.

Недостаток прототипа заключается в низкой точности при измерении поверхностной плотности гетерогенных материалов. Этот недостаток обусловлен невозможностью полного прилегания плоскости источник - детектор к поверхности контролируемого материала. Указанный недостаток не позволяет использовать известный способ для измерения поверхностной плотности гетерогенных материалов, таких, например, как щебень и гравий, имеющих размеры фракций более 1 см.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении точности при измерении поверхностной плотности преимущественно гетерогенных грунтов.

Заявленный результат достигается за счет того, что в способе измерения поверхностной плотности преимущественно гетерогенных грунтов, заключающемся в детектировании и регистрации плотности потока гамма-квантов, рассеянных на электронах атомов вещества при взаимодействии потока первичного гамма-излучения источника ионизирующего излучения с материалом грунта, и определении плотности грунта по зарегистрированной плотности потока гамма-квантов, детектор и источник гамма-излучения предварительно удаляют от поверхности грунта на расстояние, при котором во всем диапазоне измеряемой поверхностной плотности имеет место прямая (возрастающая) зависимость между зафиксированной детектором интенсивностью рассеянного грунтом излучения гамма-источника и поверхностной плотностью контролируемого грунта и, одновременно, погрешность измерения поверхностной плотности, обусловленная неоднородностью рельефа гетерогенного грунта, имеет допустимое значение.

Схема прибора, реализующего заявленный способ, и геометрия измерения по заявленному способу показана на фиг.З.

При таком способе измерения, если определяемое подставкой 6 расстояние от детектора 4 и источника гамма-излучения 2 до поверхности контролируемого грунта достаточно велико, то (в отличие от прототипа) имеет место прямая (возрастающая) зависимость интенсивности регистрируемого детектором 4 гамма-излучения от плотности грунта. Это связано с тем, что в заявляемом способе основная часть первичных гамма-квантов доходит до грунта под детектором по воздуху и практически не ослабляется, а количество рассеянных в направлении детектора гамма-квантов возрастает при увеличении поверхностной плотности грунта из-за уменьшения расстояния от эффективной области рассеяния до детектора.

При этом определяемое подставкой 6 расстояние от детектора 4 и источника гамма-излучения 2 до поверхности контролируемого грунта не может выбираться слишком большим, т.к. при этом увеличивается путь, проходимый гамма-квантами до детектора, и, следовательно, уменьшается число гамма-квантов, достигающих детектора. Это в свою очередь вызывает увеличение статистической погрешности измерения. Таким образом, первым критерием выбора величины удаления детектора 4 и источника гамма-излучения 2 от поверхности грунта является минимальное значение удаления, при котором сохраняется прямая (возрастающая) зависимость регистрируемого детектором 4 интенсивности гамма-излучения от плотности грунта во всем диапазоне измерения.

Кроме этого, при измерении предлагаемым способом поверхностной плотности гетерогенного грунта может возникать дополнительная погрешность, обусловленная неоднородностью рельефа такого грунта. Если определяемое подставкой 6 расстояние от детектора 4 и источника гамма-излучения 2 до поверхности контролируемого грунта будет слишком мало, то интенсивность регистрируемого детектором 4 рассеянного гамма-излучения будет значительно зависеть рельефа грунта. Уменьшить эту зависимость до допустимого значения можно, увеличивая расстояние от детектора 4 и источника гамма-излучения 2 до поверхности контролируемого грунта.

Таким образом, при реализации предлагаемого способа необходимо выбирать определяемое подставкой 6 такое минимальное расстояние от детектора 4 и источника гамма-излучения 2 до поверхности контролируемого грунта, при котором одновременно сохраняется прямая (возрастающая) зависимость регистрируемого детектором 4 интенсивности гамма-излучения от плотности грунта во всем диапазоне измерения и погрешность измерения поверхностной плотности, обусловленная неоднородностью рельефа гетерогенного грунта, имеет допустимое значение.

Заявляемый способ реализован в приборе ИППГ-1, разработанном и изготовленном в 2012 году. В приборе использован гамма-источник на основе изотопа натрий - 22 с активностью 8*105 Бк. Расстояние от оси гамма-источника до оси детектора NaJ(T1) диаметром 40 и высотой 25 мм составляет 150 мм. Высота подставки - 50 мм. Основные погрешности измерения на гомогенных материалах при времени измерительного цикла 100 с не превышают 75 кг/м3. Для гетерогенного материала - щебень с размером фракций от 40 до 70 мм - аналогичная погрешность не превышает 150 кг/м3.

Градуировка прибора представлена на фиг.4. Здесь же отмечена точка, соответствующая скорости счета при измерении поверхностной плотности щебня (1300 кг/ м3 плотность весовым методом).

Из вышеизложенного следует, что указанная совокупность существенных признаков необходима и достаточна для достижения указанного технического результата.

Анализ патентной и научно-технической литературы, содержащей описания аналогичных технических решений в рассматриваемой и смежных областях техники, позволяет сделать вывод, что предложенное техническое решение является новым и для специалистов явным образом не следует из уровня техники, имеет изобретательский уровень, промышленно осуществимо и применимо в указанной области, то есть соответствует критериям изобретения.

Способ измерения поверхностной плотности преимущественно гетерогенных грунтов, заключающийся в детектировании и регистрации плотности потока гамма-квантов, рассеянных на электронах атомов вещества при взаимодействии потока первичного гамма-излучения источника ионизирующего излучения с материалом грунта, и определении плотности грунта по зарегистрированной плотности потока гамма-квантов, отличающийся тем, что детектор и гамма-источник предварительно удаляют от поверхности грунта на такое расстояние, при котором во всем диапазоне измерения поверхностной плотности имеет место прямая (возрастающая) зависимость между зафиксированной детектором интенсивностью рассеянного грунтом излучения гамма-источника и поверхностной плотностью контролируемого грунта и, одновременно, погрешность измерения поверхностной плотности, обусловленная неоднородностью рельефа гетерогенного грунта, имеет допустимое значение.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий радиографическими методами и может быть использовано в производственных и полевых условиях для обнаружения опасных материалов на контрольно-пропускных пунктах, на железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах, а также в научных исследованиях.

Изобретение относится к физике высокотемпературной плазмы и может найти применение в управляемом термоядерном синтезе. Сущность изобретения заключается в том, что способ измерения электронной температуры термоядерной плазмы, включающий операции, заключающиеся в том, что поток рентгеновских квантов из установки пропускают через средства детектирования, включающие фильтрующие элементы, причем в качестве средств детектирования используют две низковольтные ионизационные камеры (НИК), на входе одной из которых помещают алюминиевый фильтрующий элемент, который выполняют толщиной 10-20 мкм, сигналы с НИК подают на один общий анод, при этом на катоды одной из НИК подают постоянное смещение величиной +15 B, а на другую - переменное напряжение - меандр амплитудой ±15 B и полученные сигналы используют для определения показателей прозрачности фильтра для излучения данного спектрального состава для соотнесения с определяемой температурой термоядерной плазмы.

Изобретение относится к полупроводниковой микроэлектронике. Сущность изобретения: в способе диагностики полупроводниковых эпитаксиальных гетероструктур, включающем сканирование образца в условиях брэгговского отражения в пошаговом режиме, производимом путем изменения угла падения рентгеновского луча, использование рентгеновской однокристальной дифрактометрии с немонохроматическим, квазипараллельным пучком рентгеновских лучей и позиционно-чувствительным детектором, рентгеновскую трубку и детектор устанавливают относительно углового положения характеристического пика θ от одной из систем кристаллографических плоскостей гетероструктуры на угол θ1=θ±(0.5°÷4°), по отклонению положения интерференционного пика тормозного излучения на шкале детектора от угла падения рентгеновского луча определяют погрешность положения образца, с учетом полученной погрешности независимым перемещением устанавливают трубку в положение Δθ, при котором ось симметрии между трубкой и детектором перпендикулярна к выбранной системе кристаллографических плоскостей, при таком положении трубки проводят пошаговое сканирование в диапазоне углов, характеризующих выбранную систему кристаллографических плоскостей, независимым перемещением устанавливают трубку на угол Δθ1=Δθ±(0.2°÷1°), выводя максимум тормозного пика за границы характеристического пика, затем проводят пошаговое сканирование всех слоев гетероструктуры, оставляя неизменным угловое положение характеристического пика от системы кристаллографических плоскостей путем перемещения шкалы детектора, и определяют угловые положения пиков от всех слоев гетероструктуры.

Изобретение относится к способу изготовления вала для турбины и/или генератора посредством сварного соединения и к валу, изготовленному упомянутым способом. Осуществляют удаление по меньшей мере с одной стороны основной ограничивающей круговой поверхности соответственно одной центральной части соответствующего элемента (5) вала относительно оси вращения (2) для получения соответственно одной открытой полости (11) по меньшей мере в одном цилиндре (3) в пределах оставшегося трубообразного ребра (13).

Изобретение относится к неразрушающим методам определения количественного состава полимерных композиционных материалов, в частности к определению величины содержания связующего и наполнителя при пропитке волокнистого длинномерного материала связующим, и может найти применение в авиационной, судостроительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к технике обнаружения взрывчатых веществ, в частности к системам обнаружения и идентификации взрывчатых веществ на входе в здание, и может быть использовано для обнаружения взрывчатых веществ в различных закрытых объемах и на теле человека, находящегося в местах массового скопления людей.

Изобретение относится к технике высоких давлений и может быть использовано для разнообразных научных исследований, в частности для изучения состояния вещества при сверхвысоких давлениях и температурах в связи с реконструкцией строения глубинных частей Земли, а также для изучения фундаментальных физических свойств вещества.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к способам определения электрофизических параметров искусственных киральных материалов, применяемых при изготовлении отражающих покрытий, волноведущих и излучающих структур СВЧ-диапазона.

Изобретение относится к области радиационной техники, а именно к способам бесконтактного контроля технологических параметров различных производственных процессов, например измерения уровня или плотности веществ в различных емкостях, основанным на определении изменения интенсивности потока ионизирующего излучения после его взаимодействия с контролируемым веществом.

Изобретение относится к газовой промышленности и предназначено для исследования газоконденсатных смесей в пористой среде, а именно для определения давления начала конденсации в пористой среде. Техническим результатом является повышение точности, а также снижение трудоёмкости измерения давления начала конденсации газоконденсатных смесей в пористой среде. Способ определения давления начала конденсации в пористой среде включает подачу исходной газоконденсатной смеси в пористую среду, подготовку пористой среды, размещение подготовленной пористой среды в рентгенопрозрачном кернодержателе, создание горного давления в пористой среде, подачу метана под давлением, равным пластовому давлению, создание и поддержание постоянного пластового давления в рекомбинаторе и в пористой среде, подачу исходной газоконденсатной смеси в пористую среду при давлении, равном пластовому, путем прокачки 2-3 поровых объемов исходной газоконденсатной смеси, моделирование процесса истощения пористой среды при выбранном шаге снижения давления, прогрев рентгеновской трубки и сканирование пористой среды на каждом шаге снижения давления, регистрацию значения интенсивности рентгеновского излучения при выбранном давлении после каждого сканирования пористой среды, построение графика изменения интенсивности рентгеновского сигнала, проходящего через пористую среду, от давления следующим образом: по оси абсцисс откладывают значения давления Р (МПа) в процессе истощения пористой среды, по оси ординат - значения интенсивности рентгеновского излучения I (отн. ед.). Процесс истощения пористой среды производят до получения экстремума на графике, по которому определяют значение давления начала конденсации Pн.к. (МПа). 1 ил., 1 табл.
Наверх