DD295417A5

DD295417A5 - Vorrichtung zur kalibrierung von radiometrischen, auf gammastrahlenstreuung bzw. neutronenmoderierung beruhenden dichte- bzw. feuchteanteilsonden

Info

Publication number: DD295417A5
Application number: DD34192090A
Authority: DD
Inventors: Manfred Glaeser; Harald Fuchs; Edeltraud Kuhn; Wolfgang Klich; Dieter Ponke
Original assignee: Fz F. Mechanisierung Und Energieanwendung In Der Landwirtschaft,De
Priority date: 1990-06-21
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1991-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kalibrierung von radiometrischen, auf der Gammastrahlenstreuung bzw. Neutronenmoderierung beruhenden Dichte- und Feuchteanteilsonden, mit deren Hilfe es moeglich ist, den Kalibrierungsaufwand fuer neue bzw. unter anderen Bedingungen fertiggestellte (typengleichen) Sonden von gleichem Wirkungsprinzip und Aufbau wesentlich zu verringern. Die Vorrichtung besteht aus einem wasserdichten Behaelter mit einer Sondenaufnahme, um die gleichmaeszig Fuellstufen eines vorgegebenen Fluessigkeitsvolumens angeordnet sind und nach einem bestimmten Modus mit einer geeigneten Fluessigkeit, in der Regel Trinkwasser, gefuellt werden, wobei jede Fuellhoehe jeweils einer bestimmten Dichte bzw. einem bestimmten Feuchteanteil entspricht und somit einen bestimmten Kalibrierpunkt entsprechend einer Zuordnungsvorschrift ergibt. Fig. 1{Kalibrierung; Gammastrahlenbestreuung; wasserdichter Behaelter; radiometrische Dichte- und Feuchteanteilsonde; Neutronenmoderierung; Sondenaufnahme; Fuellstufen; Kalibrierpunkt; Zuordnungsvorschrift}

Description

um die gleichmäßig Füllstufen eines vorgegebenen Flüssigkeitsvolumens angeordnet sind. Die Füllstufen, in der Regel mit Wasser (von Raumtemperatur 2O⁰C) gefüllt, entsprechen jeweils einer bestimmten Dichte bzw. einem bestimmten Teuchteanteil. Jede weitere gefüllte Füllstufe liefert einen anderen Meßwert, so daß Sonden mit bekannter Zuordnungsvorscnrift für die Bestimmung der unter anderen Bedingungen gültigen Zuordnungsvorschriften derselben oder anderer Sonden verwendet werden, wobei mittels der mit Realsubstanzen originalkalibrierten Sonden und deren Zuordnungsvorschriften neu zu kalibrierenden, nach dem gleichen Prinzip und Aufbau arbeitenden Sonden in bestimmten Einstellungen der Kalibriervorrichtung die Dichte- bzw. Feuchtanteilwerte zugeordnet werden, die den tatsächlichen Werten entsprechen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: Kalibrierbehälter für (meist stabförmige) Tiefensonden

Fig. 2: Kalibrierbehälter für (meist quaderförmige) Oberflächensonden.

Die Figur 1 zeigt die Gesamtansicht eines Kalibrierbehälters für stabförmige radiometrische Tiefensonden zur Dichte- und Feuchteanteilermittlung in ausgedehnten Medien, z.B. landwirtschaftlichen Haufwerken. Der Behälter 5 besteht aus Kunststoff. Um eine zentrale Sondenaufnahme 1 (Plaste, Eisen), in welche die Sonden paßgerecht eingeführt werden, befinden sich fächerförmig angeordnete Füllstufen 2, die wasserdicht miteinander zum Gesamtbehälter zusammengefügt (geklebt) sind. Die Dicke der Wand 3 sollte so gering wie möglich gewählt werden, um den Untergrundwert der Impulsraten ohne Wasserfüllung niedrig zu halten. Bestimmt wird die Dicke der Wand 4 durch die erforderliche Stabilität des Behälters. In der Sondenaufnahme 1 befindet sich ein Anschlag 4, der in einer solchen Höhe angebracht ist, daß sich die Quellen der Sonden während des Kalibriervorganges etwa in der Mitte des Behälters befinden. Der Anschlag ist auswechselbar, so daß er an verschiedene Sondentypen angepaßt werden kann.

Die Figur 2 zeigt die Gesamtansicht tines Kalibrierbehälters für (meist) quaderförmige radiometrische Oberflächensonden zur Dichte- und Feuchteanteilermittlung an ausgedehnten Medien, z.B. landwirtschaftlichen Haufwerken. Der Behälter kann insgesamt beispielsweise aus Kunststoff bestehen. Es handelt sich hierbei um einen eimerähnlichen Behälter 5, auf dessen dünnwandigen Deckel oder eine andere geeignete Aufnahme 7 die meist quaderförmige Oberflächensonde 6 reproduzierbar und arretierbar 10 aufgesetzt werden kann. Verschiedene in ihrem Abstand experimentell bestimmte Überlauföffnungen 11 garantieren eine reproduzierbare Auffüllung des Behälters in solch einer Folge, daß die Gesamtkalibrierkurve der Sonde in etwa gleichen (hier beispielsweise acht) Abständen überstrichen wird. Nach Erreichen der jeweiligen Füllhöhe wird die dazugehörige Überlauföffnung 11 mit einer mit Dichtring versehenen Schraube verschlossen. Nach erfolgter Ermittlung der Impulsrate wird bis zur nächsten Überlauföffnung weiter aufgefüllt und danach wie oben verfahren. Die Kennzeichnung 8 der einzelnen Füllstufen bei beiden Behältern (z. B. mit Zahlen) dient der eindeutigen Zuordnung der Kalibrierbehälterwerte zu den realen Dichten- bzw. Feuchteanteilen der auszumessenden Güter. Zur Vermeidung störender Streueinflüsse durch unterschiedliche Unterlagen, auf denen die Behälter üblicherweise stehen müßten, befindet aich an ihren Unterseiten ein Ständer 9, der einen ausreichenden Abstand der in den Behältern befindlichen Sonden von der Unterlage sichert, so daß Streustrahlungsanteile aus der Unterlage r jm Sondensignal vernachlässigbar gering sind. Der Bezug zu den tatsächlichen Werten wird in einer Urkalibrierung einer Sonde des betreffenden Typs mit realen Gütern bekannter Dichte bzw. Feuchteanteils vorgenommen. Bei der Verwendung von Wasser als Streusubstanz ist der Dichtebereich auf 0 bis etv.a 1OOOkgrrT³ begrenzt, während bei der Feuchteanieilbestimmung der gesamte überhaupt zu überstreichende Bereich (0 bis 1000kg Wasser m"³) erfaßt wird.

Claims

Vorrichtung zur Kalibrierung von radiometrischen, auf Gammastiahlenstreuung bzw. Neutrononmoderierung beruhenden Dichte- und Feüchteanteilsonden bestehend aus einem wasserdichten Behälter mit einer Sondenaufnahme, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter (5) um die Sondenaufnahme (1; 7) Füllstufen (2) zur Aufnahme eines vorgegebenen Flüssigkeitsvolumens, das jeweils einer bestimmten Dichte bzw. einem Feuchteanteil entspricht, angeordnet sind.

Hierzu
2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kalibrierung sowohl von radiometrischen Dichte- als auch Feuchteanteilsonden, die auf der Streuung von Gammastrahlung bzw. der Abbremsung (Moderierung) schneller Neutronen beruhen und der Bestimmung von Dichte und Feuchteanteil in gelagerten Medien (bevorzugter Dichtebereich: 0... 1 OOOkgm"³, Feuchteanteilbereich: 0...1 000kg Wasser rrT³) dienen. Sie werden zur Kalibrierung gleichartiger Sonden eingesetzt. Das betrifft sowohl neue Sonden als auch solche, bei denen eine wenig aufwendige Überprüfung der Kalibrierung zweckmäßig erscheint, z. B. nach Reparaturen, Baugruppentausch, Strahlenquellenwechsel.

Charakteristik dos bekannten Standes der Technik

Die radiometrische Dichte- bzw. Feuchteanteilbestimmung in natürlich oder künstlich gelagerten Medien ist ein indirektes Verfahren, dessen Einsatz eine Kalibrierung im Meßmedium voraussetzt. Das Ergebnis dieser Kalibrierung ist eine Zuordnungsvorschrift (Gleichung, Wertetabelle, Kalibrierkurve) zwischen Impulsrate als dem radiometrischen Signal und dsr durch andere Verfahren ermittelten Dichte bzw. dem Feuchteantüil des Mediums. Die Zuordnungsvorschrift muß immer dann überprüft oder neu erstellt werden, wenn sich die konstant zu haltenden Arbeitsparameter infolge von Reparaturen, Baugruppenaustausch, Strahlenquellenwechsel u.a. verändert haben können (z.B. Austausch einer kalibrierten durch eine unkalibrierte Sonde). Zur Kalibrierung werden bisher vorwiegend experimentelle Vorrichtungen benutzt, wobei entweder reale Medien oder standardgerechte Behälter benutzt werden. Diese Vorrichtungen liefern genaue Ergebnisse, erfordern aber einen großen Zeit- und Materialaufwand, vor allem auch deshalb, weil bei der Kalibrierung mit organischen Materialien deren Lagerfähigkeit mitunter zeitlich sehr begrenzt ist. Dieser ist daher aus ökonomischer Sicht nur bei der erstmaligen Kalibrierung einer Sonde oder bei Standort- oder mediengezogenen Kalibrierungen vertretbar. Der Erfindung naheliegende Lösungen sind in den Patenten SU 409119, DD 253301, der Offenlogungsschrift 2747440, in einer Veröffentlichung in der Zeitschrift Isotopenpraxis 18 (1S82) H. 11, S. 373-378 darstellt. Die SU-Schrift beinhaltet einen Kontrollkalibrieraufbau für Neutronenfeuchtemesser, der nur für Feuchteanteil-Sonden dient und für die Praxis durch aufwendigen Einsatz von Gasen ungeeignet ist. In der DD PS ist ein Trägergerüst beschrieben, in dem Formkörper aus meßwirksamem Material in bezug auf ihre Lage zueinander und gegenüber der Sonde in einer definierten Anordnung, die die Impulsrate der Sonds beeinflußt, gehalten werden. Der Nachteil diese- Vorrichtung besteht darin, daß damit nur Dichtesondei. kalibriert werden können. Die DE Patentschrift 2747440 enthält ein Eichnormal für Kernstrahlungs-Feuchtigkeitsmeßgeräte, das durch planparallel zueinander angeordnete hydrophobe Schichten aus Materialien mit geringerer oder stärkerer Moderatorwirkung sowie Aufnahmen für die Meßsonden gekennzeichnet ist. Nachteil dieser Lösung ist, daß nur Feuchtigkeitsmeßgeräte Kalibriert werden können und der Bau der Vorrichtung kompliziert und aufwendig ist. Dasselbe trifft lür die in der Zeitschrift vorgestellte Lösung zu.

Weiterhin gibt es einen auf der Tagung „Feuchte 88" der Kammer der Technik Suhl 1988 vorgestellten Vorschlag der zwar für beide Sonden geeignet ist, aber den Nachteil hat, daß ein sehr großes Wasserreservoir erforderlich ist und die notwendige Beruhigungszeit der. auf dem Wasser schwimmenden Sondenträgers zu relativ langen Kalibrieizeiten führt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den zur Ak^f \ialisierung und Überprüfung der Zuordnungsvorsuhriften von radiometrischen Dichte- und Feuchteanteilsonden nach dem Rückstrei/prinzip erforderlichen Aufwand wesentlich zu senken und darüber hinaus die Transformierung von Kalibrierkurven auf andere typengleiche Sonden zu ermöglichen. Das auch doshalb, weil bei lagerfähigen Kalibriersubstanzen erfahrungsgemäß die einmul ermittelten Dichte- und Feuchteanteilwerte einer zeitlichen Änderung unterliegen und deshalb aufwendige Neubestimmungen erforderlich sind.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu entwickein, die zur Kalibrierung von radiometrischen Tiefensonden für Dichte- und Feuchteanteilsonden sowie von radiometrischen Oberflächensonden für Dichte- und Feuchteanteil geeignet ist, relativ niedrigen Herstollungsaufwand erfordert, leicht transportabel und auch unter Praxis!- .dingungen einsetzbar ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ir· einem wasserdichten Behälter eine Sondenaufnahme angebracht ist,