DD201514A1 - ARRANGEMENT FOR MEASURING TEMPORARILY HAZARDOUS HUMIDITY DISTRIBUTIONS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung von oertlichen Feuchtigkeitsverteilungen in ein oder zwei Dimensionen im Metermasstab, die schnellen zeitlichen Aenderungen (im Sekunden- bis Stundenbereich) unterworfen sind. Sie ist deshalb auf den unterschiedlichsten Gebieten einsetzbar. Die Anordnung besteht aus Neutronenquelle und Detektor sowie den erforderlichen elektronischen Ausruestungen und ist dadurch charakterisiert, dass als Neutronenquelle eine relativ zum Detektor bewegliche Quelle oder mehrere Quellen in geeigneten Abstaenden voneinander in stationaerer Anordnung eingesetzt sind, waehrend als Detektor positionsempfindliche Neutronenzaehlrohre geeigneter Laenge oder sogenannte Detektorschilde verwendet werden. Aus der Amplitude der Zaehlrohrimpulse kann der Detektionsort und aus der Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit der Feuchtigkeitsgehalt ermittelt werden. Fig. 1The invention relates to an arrangement for the measurement of local moisture distributions in one or two dimensions in the yardstick, the rapid changes in time (in the second to hour range) are subjected. It can therefore be used in a wide variety of fields. The arrangement consists of neutron source and detector and the required electronic equipment and is characterized in that as a neutron source relative to the detector movable source or multiple sources are used at suitable distances from each other in a stationary arrangement, while using as a position-sensitive Neutronenzaehlrohre suitable length or so-called detector shields become. From the amplitude of the Zaehlrohrimpulse the detection site and from the number of pulses per unit time of the moisture content can be determined. Fig. 1
Description
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Erfinder; Prof. Dr. so. nat. Hartraut Baumbach Doz. Dr. Adam Kazlmierski OA Tadeusz Lewandowski Wolfgang Riedel Inventor; Prof. Dr. so. nat. Dr. Hartraut Baumbach Doz. Adam Kazlmierski OA Tadeusz Lewandowski Wolfgang Riedel
Anordnung zur Messung zeitlich schnell veränderlicher örtlicher Feuohtlgkeitsverteilungen Arrangement for the measurement of temporally rapidly variable local diffusivity distributions
Die Erfindung "betrifft eine Anordnung zur Messung von örtlichen Feuchteverteilungen in ein oder zwei Dimensionen im Metermaßstab, die schnellen (im Sekunden- bis Stundenbereich) zeitlichen Änderungen unterworfen sind. Das bezieht sich auf Feuchtewanderungen in dicken Betonwänden, z. B. bei echten oder simulierten Havariebedingungen, z. B. am Kernkraftwerkscontainment, "bei der Rekonstruktion von Altbauten (im Wohnungsbau, im Industriebau, bei Kunstdenkmälern), bei der Beurteilung der Durchlässigkeit von Deichen, in Staumauern, bei der Beurteilung von Feuchteverteilungen in Silos und in Behältern (in der Baumaterialienproduktion, in der Bauproduktion, in der Nahrungsgüterwirtschaft usw.).The invention relates to an arrangement for measuring local humidity distributions in one or two dimensions on a scale of meters which are subject to rapid changes (in the second to hour range) with respect to changes in humidity in thick concrete walls, for example real or simulated Disaster conditions, eg in nuclear power plant containment, "in the reconstruction of old buildings (in housing, in industrial buildings, monuments), in the assessment of the permeability of dykes, in dams, in the assessment of moisture distribution in silos and in containers (in the Construction materials production, in construction, in the food industry, etc.).
Beim Durchgang schneller Neutronen durch Materie erfolgt ihre Moderation, d. h. AVbremsung durch Streuung an Atomkernen. Je geringer die Masse der Atomkerne ist, desto stärker werden die Neutronen gestreut. Die größte Bremswirkung haben folglich die Atomkerne des Wasserstoffs. Überwiegt bei weitem die Neutronenstreuung alle möglichenWhen passing fast neutrons through matter, their moderation takes place. H. AV braking due to scattering of atomic nuclei. The smaller the mass of atomic nuclei, the stronger the neutrons are scattered. The largest braking effect therefore have the atomic nuclei of hydrogen. By far, neutron scattering outweighs all possible ones
λ Q C C I) ^ Q O λ ο. U K. Ci I! Λ Ο λ Q CC I) ^ QO λ o. U K. Ci I! Λ Ο
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Neutroneneinfangprozesse, so ist die Anzahl der abgebremsten Neutronen ein Maß für den Wasserstoffgehalt des Mediums. Liegt der gesarate Wasserstoff oder wenigstens der größte Teil des Wasserstoffs in Form von Wasser vor, kann der Feuchtegehalt direkt gemessen werden (z. B. Couchat, T.; Mesure Neutronique de l'Humidite des Sols; Dissertation .Universität Toulouse 1974).Neutron trapping processes, the number of decelerated neutrons is a measure of the hydrogen content of the medium. If the hydrogen is hydrogenated, or at least most of the hydrogen is in the form of water, the moisture content can be measured directly (eg Couchat, T., Mesure Neutronique de l'Humidite des Sols, Dissertation .University of Toulouse, 1974).
Die "bekannten Feuchtemesser mittels Neutronen enthalten grundsätzlich eine Quelle schneller Neutronen (meistens in einer entsprechenden Abschirmung), einen Detektor für langsame Neutronen und die erforderliche Elektronik zur Versorgung des Detektors bzw. zur Verarbeitung des Meßsignals (IAEA-Technical Report Series Uo. 112, "Neutron Moisture Gauges", Wien 1970; IAEA-Technical Report Series No. 130, "Commercial portable gauges ...", Wien 1970). Meist kommen sogenannte Isotopenneutronenquellen, d. h. Mischungen aus einem Radionuklid und Berylliumpulver (Ra/Be, Airt/Be, Pu/Be) und spontan spaltende Nuklide (Cf-252) zum Einsatz. Als Detektoren für langsame Neutronen eignen sich mit Bortrifluorid oder Helium-3 gefüllte Gaszähler oder entsprechend modifizierte (z. B. mit Lithi,um-6) Szintillationszähler.The "known neutron moisture analyzers basically contain a source of fast neutrons (usually in a corresponding shielding), a detector for slow neutrons and the necessary electronics for supplying the detector or for processing the measurement signal (IAEA-Technical Report Series Uo. 112," Neutron Moisture Gauges ", Vienna 1970, IAEA-Technical Report Series No. 130," Commercial portable gauges ... ", Vienna 1970) Most come so-called isotope neutron sources, ie mixtures of a radionuclide and beryllium powder (Ra / Be, Airt / Be , Pu / Be) and spontaneously splitting nuclides (Cf-252) are used as slow neutron detectors are filled with boron trifluoride or helium-3 gas meters or correspondingly modified (eg with Lithi to -6) scintillation counter.
Da der Detektor alle einfallenden langsamen Neutronen unabhängig von ihrer Einfallsrichtung registriert, ist das Schichtauflösungsvermögen gering. Um dieses zu verbessern, wird der Detektor abwechselnd mit Kadmiumscheiben und Aluminiumscheiben umgeben. Bei dieser Anordnung gelangen schräg einfallende Neutronen nicht zum Detektor, da sie von den Kadmiumscheiben absorbiert werden (A. Trost, "Feuchtemessung mit Neutronen11, Inf.-Heft Euroisotop 12 (1966)).Since the detector registers all incident slow neutrons regardless of their direction of incidence, the resolution of the layer is low. To improve this, the detector is alternately surrounded by cadmium disks and aluminum disks. In this arrangement, diagonally incident neutrons do not reach the detector because they are absorbed by the cadmium disks (A. Trost, "Moisture Measurement with Neutrons 11 , issue Euroisotop 12 (1966)).
Die bekannten Feuchtemesser mit Neutronenquelle erlauben keine Aussagen über die Feuchteverteilung im Zentlraeter- oder im Meterbereich (im letzteren Falle sind wiederholte Messungen erforderlioh), und insbesondere keine ErfassungThe known moisture meter with neutron source do not allow statements about the moisture distribution in Zentlraeter- or in the meter range (in the latter case repeated measurements are erforderlioh), and in particular no detection
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von dynamischen Änderungen der örtlichen Feuchteverteilung im Sekunden- und Minutenbereich.of dynamic changes in the local moisture distribution in seconds and minutes.
Es ist das Ziel der Erfindung, die zeitliche Änderung örtlicher Feuchteverteilungen, z. B» bei Feuchtewanderungen, Feuchtetransport oder Kondensationsbildungen, zu erfassen.It is the object of the invention, the temporal change of local moisture distributions, z. B »in case of moisture migration, moisture transport or condensation formation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Feuchtemessung mittels Neutronen zu schaffen, mit der zeitliohe Änderungen im Sekunden- bis Stundenbereich von örtlichen Feuchteverteilungen im Zentimeter- bis Meterbereich mit einem örtlichen Auflösungsvermögen von mehreren Millimetern gemessen und registriert werden können.The invention has for its object to provide an arrangement for measuring moisture by means of neutrons, can be measured and registered with the spatial resolution of several millimeters with the zeitliohe changes in the second to hour range of local moisture distributions in the centimeter to meter range.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Messung zeitlich schnell veränderlicher örtlicher Feuohtigkeitsverteilungen mittels Neutronen besteht aus Neutronenquelle und Detektor und ist dadurch gekennzeichnet, daß als Neutronenquelle entweder eine relativ zum Detektor bewegliche Neutronenquelle oder mehrere gleiche Quellen in geeigneten Abständen in stationärer Anordnung oder mehrere Quellen unterschiedlicher Neutronenflußdichte in zweckmäßiger Geometrie ebenfalls in stationärer Anordnung eingesetzt werden, während als Detektor positionsempfindliche Neutronenzählrohre geeigneter Länge verwendet werden· In Frage kommen Jedoch auch Vielfachdetektoren. Ferner kann aus einer geeigneten geometrischen Anordnung, z. B. von parallel angeordneten Zählrohren, ein Detektorschild zur gleichzeitigen Erfassung von Änderungen der Feuchte in zwei Dimensionen entstehen.The inventive arrangement for measuring temporally rapidly varying local Feuohtigkeitsverteilungen using neutrons consists of neutron source and detector and is characterized in that the neutron source either a relative to the detector movable neutron source or several identical sources at appropriate distances in a stationary arrangement or multiple sources of different neutron flux density in an appropriate geometry can also be used in a stationary arrangement, while the position-sensitive neutron counter tubes of suitable length are used as the detector. However, multiple detectors are also possible. Furthermore, from a suitable geometric arrangement, for. B. of parallel counter tubes, a detector plate for the simultaneous detection of changes in humidity in two dimensions arise.
Die Anordnung besitzt die erforderlichen elektronischen Ausrüstungen. Bei einseitigem Betrieb von ppsitionsempfindlichen Zählrohren wird eine Einheit aus Vorverstärker,The arrangement has the necessary electronic equipment. For one-sided operation of psi-sensitive counter tubes, a unit of preamplifier,
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Hauptverstärker, Hochspannungsteil und Speicher, "bei zweiseitigem Betrieb eine Einheit aus Vorverstärker, Hauptverstärker, Hochspannungsteil, Summierer, Koinzidenzstufe und Speicher bzw. aus Vorverstärker, Hauptverstärker, Hochspannungsteil, Summierer, Dividierer, Koinzidenzstufe und Speicher eingesetzt· Dadurch wird die Interpretation der Meßergebnisse und ihre quantitative Zuordnung zur Feuchteverteilung vereinfacht· Im Falle von Vielfachdetektoren sind geeignete bekannte elektronische Matrizes zu verwenden·Main amplifier, high voltage part and memory, "used in two - sided operation a unit of preamplifier, main amplifier, high voltage part, totalizer, coincidence stage and memory or preamplifier, main amplifier, high voltage part, totalizer, divider, coincidence stage and memory quantitative assignment to moisture distribution simplified · In the case of multiple detectors, suitable known electronic matrices should be used ·
Die Vereinfachung der elektronischen Ausrüstung, z. B. durch Verzicht auf Divisionsstufe oder Divisions- und Addierstufe, führt zu erhöhtem Aufwand bei der Interpretation der Meßergebnisse·The simplification of electronic equipment, eg. B. by waiving divisional or divisional and adder, leads to increased effort in the interpretation of the measurement results ·
Messungen mit den beschriebenen Anordnungen sind sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich hinsichtlich Ort und Zeit ausführbar· Zur Abbildung der Verteilung thermischer Neutronen auf den Detektor kann wahlweise mit oder ohne Kollimatoren gearbeitet werden· Mit Hilfe der beschriebenen Anordnungen ist es möglich, nach der Transmissions-, Rückstreu- oder Streumethode zu arbeiten· Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zeitliche Änderungen im Sekunden- bis Stundenbereich von örtlichen Feuchteverteilungen im Zentimeter- bis Meterbereich gemessen und registriert werden können.Measurements with the arrangements described can be carried out both continuously and discontinuously with respect to location and time. In order to map the distribution of thermal neutrons onto the detector, it is possible to work with or without collimators. With the aid of the arrangements described, it is possible, after the transmission, backscattering The advantage of the invention is that temporal changes in the second to hour range of local moisture distributions in the centimeter to meter range can be measured and registered.
Figur 1 zeigt das Meßschema mit einer erfindungsgemäßen Anordnung und Figur 2 das elektronische Blockschema«FIG. 1 shows the measuring scheme with an arrangement according to the invention and FIG. 2 shows the electronic block diagram "
Die Anordnung besteht aus fünf Californium-252-Neutronenquellen 1, einem positionsempfindlichen Zählrohr 2 von 1,5 m Länge und einer elektronischen Ausrüstung aus Hochspannungsversorgung 5, zwei Vorverstärkern 3, zwei Hauptverstärkern 4, einer Summierstufe 6, einem Diskriminator 7The arrangement consists of five Californium-252 neutron sources 1, a position sensitive counter tube 2 of 1.5 m length and electronic equipment from high voltage power supply 5, two preamplifiers 3, two main amplifiers 4, a summing stage 6, a discriminator 7
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einer Koinzidenzstufe 8 und einem Analysator 9.a coincidence stage 8 and an analyzer 9.
Mit Hilfe dieser Anordnung soll die Peuchteverteilung in einer Betonplatte 10, deren Feuchteverteilung sich bei einseitiger Aufheizung ändert, erfaßt werden. Dazu werden in dieser Betonplatte 10 zwei Kanäle 11 vorgesehen oder angebracht. Während in den einen Kanal 11 die fünf Neutronenquellen 1 in gleiohen Abständen voneinander eingeführt werden, wird in den anderen Kanal 11 das positionsempfindliche Zählrohr 2 gebracht· An das Zählrohr 2 sind beidseitig· stromempflndliohe Vorverstärker 3 und spektrometrische Hauptverstärker 4 (Gesamtverstärkung ca. 10 ) sowie eine Hochspannungsquelle 5 angeschlossen. Von der Meßanordnung wird die zeitliche Änderung der Feuchteverteilung im Raum 12 zwisohen den beiden Kanälen 11 erfaßt. Die im Zählrohr entstehenden Impulse, deren Amplitude die Information über den Detektionsort enthält, während die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit die Information über den Feuchtigkeitsgehalt liefert, gelangen naoh der Verstärkung auch über Summier- und Dividierstufe in einen Vielkanalanalysatorspeicher. Die Kanallage ist der Ortsinformation und der Kanalinhalt dem Feuchtigkeitsgehalt zugeordnet.With the help of this arrangement, the distribution of Pale in a concrete slab 10, the moisture distribution changes in one-sided heating to be detected. For this purpose, two channels 11 are provided or attached in this concrete slab 10. While in the one channel 11, the five neutron sources 1 are introduced at gleiohen distances from each other, the position sensitive counter tube 2 is placed in the other channel 11 · On the counter tube 2 are on both sides · stromempflndliohe preamplifier 3 and spectrometric main amplifier 4 (total gain about 10) and a high voltage source 5 is connected. From the measuring arrangement, the temporal change of the moisture distribution in the space 12 zwisohen the two channels 11 is detected. The resulting in the counter tube pulses whose amplitude contains the information on the detection site, while the number of pulses per unit time provides the information about the moisture content, naoh the gain also go through summing and dividing into a Vielkanalanalysatorspeicher. The channel position is the location information and the channel content is assigned to the moisture content.
Der Speicherinhalt kann zyklisch oder nach Bedarf auf einen anderen, z. B. Magnetband- oder Magnetplattenspeicher, abgerufen werden und steht zur Registrierung einer erneuten Messung der Peuchteverteilung zur Verfügung. Der Abruf des Speicherinhalts kann im Sekunden- bis Stundenrhythmus erfolgen.The memory contents may be cyclic or as needed to another, e.g. As magnetic tape or magnetic disk storage, are retrieved and is available for registration of a new measurement of the distribution of pests available. The recall of the memory contents can take place every second or hourly.
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DD23337581A DD201514A1 (en) | 1981-09-18 | 1981-09-18 | ARRANGEMENT FOR MEASURING TEMPORARILY HAZARDOUS HUMIDITY DISTRIBUTIONS |
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DD201514A1 true DD201514A1 (en) | 1983-07-20 |
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DD23337581A DD201514A1 (en) | 1981-09-18 | 1981-09-18 | ARRANGEMENT FOR MEASURING TEMPORARILY HAZARDOUS HUMIDITY DISTRIBUTIONS |
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DD (1) | DD201514A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4794256A (en) * | 1986-01-31 | 1988-12-27 | Kay-Ray, Inc. | Fast neutron process measurement system |
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1981
- 1981-09-18 DD DD23337581A patent/DD201514A1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4794256A (en) * | 1986-01-31 | 1988-12-27 | Kay-Ray, Inc. | Fast neutron process measurement system |
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