JPH07260664A - 水分計 - Google Patents

水分計

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JPH07260664A
JPH07260664A JP6056411A JP5641194A JPH07260664A JP H07260664 A JPH07260664 A JP H07260664A JP 6056411 A JP6056411 A JP 6056411A JP 5641194 A JP5641194 A JP 5641194A JP H07260664 A JPH07260664 A JP H07260664A
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JP
Japan
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fluid
measured
density
water
radiation
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Pending
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JP6056411A
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English (en)
Inventor
Mutsuo Sawaguchi
睦夫 澤口
Yasuhiko Azuma
泰彦 東
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】含水率が高い水と微粉状固体物質の混合物から
なるスラリ状の流体の含水率を、放射線を用いて非接触
かつオンラインで連続に測定する。 【構成】スラリ状の被測定流体の流路をはさんで放射線
源と放射線検出器とを対向して設け、放射線検出器の出
力信号の値から密度値を求める演算を行う密度演算部
と、あらかじめ既知である水の密度値と前記細粉物質の
密度の値を格納する定数値メモリと、放射線検出器の出
力信号と定数値メモリに格納の密度の値を用いて、被測
定流体の含水率を演算によって求める含水率演算部とに
よって水分計を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、土木、化学、及び汚
水処理設備等で、配管内を流れる水と他の細粉状物質が
混合してなるスラリ状の流体に放射線を照射し、その透
過量を測定して所定の演算を行うことにより、該スラリ
状の流体の密度及び含水率を測定する水分計に関する。
【0002】
【従来の技術】従来水分の計測には中性子水分計が使用
されている。中性子水分計は、高速中性子が物質との相
互作用によって減速されて熱中性子に変換される量がそ
の物質中に含まれる水素元素(水分量)に比例する性質
を利用している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来技術による中性子
水分計の測定範囲の上限は水分率30%程度であり、水分
量の多いスラリ状の流体などの測定には適さない。本発
明は、水と他の細粉状物質が混合してなる水分量の多い
スラリ状の流体の含水率と嵩密度とを、オンラインで非
破壊的に連続測定可能な水分計を提供することを目的と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的達成のため、
本発明においては、スラリ状の被測定流体の流路をはさ
んで放射線源と放射線検出器とを対向して設け、放射線
検出器の出力信号の値から密度値を求める演算を行う密
度演算部と、あらかじめ既知である水の密度値と前記細
粉物質の密度の値を格納する定数値メモリと、放射線検
出器の出力信号と定数値メモリに格納の密度の値を用い
て、被測定流体の含水率を演算によって求める含水率演
算部とによって水分計を構成する。
【0005】そうして、β線を放出する放射性同位元素
を放射線源とする場合には、測定部の配管の端末にノズ
ルを設け、このノズルから被測定流体が連続して流下し
て液板状の流路を形成するようにし、この液板状の流路
部分をβ線が透過するように放射線源と放射線検出器と
を配置する。
【0006】
【作用】放射線源から放射された放射線は、被測定流体
の流路を透過するとき被測定流体による減衰を受けて放
射線検出器に入射し、放射線検出器は入射した放射線の
強度に対応する信号を出力する。この放射線検出器の出
力信号を入力とする密度演算部は、質量吸収係数が被測
定流体の含水率に依存しないとして被測定流体の密度値
を演算によって求め、含水率演算部は、定数値メモリに
格納の水と細粉状物質の密度の値を用いて被測定流体の
含水率を演算によって求める。
【0007】また、測定部の配管の端末にノズルを設
け、このノズルから被測定流体が連続して流下して液板
状の流路を形成するようにした水分計では、透過力の弱
いβ線は、ノズル下部の配管が存在しない流路部分を透
過して配管材質による減衰を受けることなしに放射線検
出器に到達して検出される。
【0008】
【実施例】本発明の水分計の具体的実施例の説明に先だ
ち、放射線による含水率の測定の原理について、本発明
による水分計の1実施例の構成を示す図である図1を引
用して説明する。放射線を被測定物にあてて、その物質
の構成原子と相互作用して透過や散乱される放射線を測
定することによって被測定物の物質の密度や構成原子の
割合などを測定する事が出来る。そして被測定物が水と
他の細粉状物質の混合流体である場合、放射線による密
度変化の測定を通じて混合流体の含水率を求めることが
できる。
【0009】まず密度測定の原理について説明する。被
測定物の適当な厚さを透過してくる放射線の線量は、被
測定物の種類と密度によって決定される吸収を受ける。
図1のように、被測定物が流れる流路3を挟んで線源容
器2に装着された放射線源1と放射線検出器5とを対向
して配置すると、放射線源1から放射される放射線は、
流路3を構成する配管と被測定流体4とによって吸収さ
れ、次第に減衰しながら透過して放射線検出器5に到達
する。
【0010】放射線が物質中を透過する際の吸収による
減衰は指数函数則に従うので、透過する物質の密度ρと
放射線検出器の出力Iとの関係は、下記の式(1)で与
えられる。
【0011】
【数1】 I=I0 exp {−μ(ρ)t} (1) 式(1)において、 I0 は被測定物が無いときの放射線
検出器の出力であり、μ(ρ)は線吸収係数である。一
般に線吸収係数μ(ρ)は密度の函数となるので被測定
物密度ρの変化が放射線検出器の出力Iに現れる。
【0012】一般に原子番号が余り違わない範囲では、
β線の質量吸収係数は一定とみなされ、またγ線につい
ても、0.6 MeV から3MeV の範囲のエネルギーでは質量
吸収係数は物質により余り違わない定数となる。したが
って線吸収係数μ(ρ)と密度ρとの関係は、比例定数
としての質量吸収係数μm を用いて下記式(2)の簡単
な比例関係を示す近似式で表される。
【0013】
【数2】 μ(ρ)=μm ・ρ (2) 放射線源としては、紙などの密度の小さいものについて
はβ線源が、金属やセラミックスなどのような比較的に
密度が大きいものについては、セシウム−137(Cs-137
),コバルト−60(Co-60)などのγ線源が使用され
る。
【0014】次に含水率の測定法について説明する。流
路を流れる被測定流体が、水に他の細粉状物質(例えば
泥など)が混合したスラリ状の流体である場合、放射線
の透過量を計測して水分量を求めることが出来る。測定
流路中の流体が水だけの場合、放射線検出器の出力Iw
は下記の式(3)で表される。
【0015】
【数3】 Iw =I0 exp {−μw (ρw )・t} (3) 一方、水に他の細粉状物質が混合しているときの放射線
検出器の出力Imix は式(4)で表される。
【0016】
【数4】
【0017】 ここで I0 ;被測定流体の無いときの検出量 μw ;水の吸収係数 ρw ;水の密度 μs ;混濁物質の吸収係数 ρs ;混合物質の密
度 t; 有効測定長さ x; 含水率 式(3)と式(4)の両辺の対数をとって辺々合引い
て、含水率xについて整理すると式(7)が得られる。
【0018】
【数5】
【0019】
【数6】
【0020】
【数7】
【0021】式(7) は、被測定流体の含水率xの値が、
水100 %のときの放射線検出器の出力Iw を基準とし、
被測定流体による透過放射線量Imix を計測して求めら
れることを示している。放射線源としてCo-60が放射す
るγ線を用い、上記式(1)と式(2)の関係によって
被測定流体の嵩密度を測定し、式(7)で表される原理
にもとづいて含水率を測定する本発明による水分計の1
実施例を図1に示し、この図によって本発明と説明す
る。
【0022】図1において放射線源1から放射されたγ
線は、流路3内を流れる被測定流体4を照射し、被測定
流体物4を透過したγ線は検出器5で検出される。検出
器5で検出された透過放射線の強度Iの値は、密度演算
部8と含水率演算部7とに入力されるが、密度演算部8
では式(1)の演算を行って入力された透過放射線の強
度Iの値に対応する線吸収係数μ(ρ)の値を求め、近
似式(2)を用いて被測定流体の嵩密度の値ρを求める
演算を行って結果を出力する。
【0023】一方、含水率演算部7では、定数値メモリ
6に格納されている水の線吸収係数μw (ρw )の値
と、細粉状物質の線吸収係数μs (ρs )の値、および
予め水のみを流して得た透過強度の値Iw とを呼び出
し、放射線検出器から入力される被測定流体を透過した
放射線の強度の値Imix を用いて式(7)の演算を行っ
て含水率xを求め、結果を出力する。
【0024】なお、細粉状物質と水の密度の差が3倍程
度以内の場合、線吸収係数μ(ρ)について式(2)の
近似が高い精度で成立するので、水と細粉状物質に共通
の比例定数としての質量吸収係数の値μm と、水および
細粉状物質それぞれの密度の値ρw とρs とを定数値メ
モリ6に格納し、式(2)の近似式を経由して式(7)
の演算に必要な線吸収係数の値μs (ρs )とμw (ρ
w )とを求めるようにしてもよい。
【0025】たとえば、水と、密度2.5 g/cm3 の細粉
状物質との混合液が、管口径の規格が350 Aの配管内を
流れている測定系で、放射線源にCo-60を使用する場
合、水と細粉状物質に共通の質量吸収係数μm の値とし
て0.05cm2/g を設定できるので、μw (ρw )とμs
(ρs )値は下記の値となる。 μw (ρw )= 0.05cm-1(=0.05cm2/g ×1g/cm3 ) μs (ρs )= 0.125cm-1(=0.05cm2/g ×2.5g/cm3) また、流路3の配管が350 Aである場合tの値は33cmと
なるので、この値と上記のμw (ρw )およびμs (ρ
s )値を式(7)に代入すると含水率xは下記の式
(8)によって求められる。
【0026】
【数8】
【0027】ここで、水の測定信号Iw は、計器校正で
あらかじめ計測され定数として登録されている。従って
配管内を流れる被測定流体を透過した放射線の強度Imi
x を計測することにより含水率xを求めることが出来
る。上記に説明の水分計では、γ線を被測定流体に照射
し、その透過量を測定することによって含水率を求めて
いる。従って測定観測しているのはγ線の線量率であ
り、予め検出信号値と含水率との関係を求めておく必要
がある。そこで、含水率が既知のサンプル(校正液)で
水分計を校正し、実態に合った測定値が指示されるよう
にして使用する。
【0028】一例として、3.5MBqの微弱なCo-60放射線
源を使用した本発明による水分計では、計器応答100sec
としたとき統計ノイズ2σで表した再現性として±1.5
%を得ている。次に、放射線源としてβ線用いる本発明
による水分計の1実施例の構成を図2に示す。
【0029】図2において、12はβ線を放射するSr-90
などの放射性同位元素であり、32は偏平な開口部をもつ
被測定流体4を水板状に連続して吐出すノズルである。
そしてノズル32から吐出された被測定流体4は、ロート
33で受けられて測定系外に排出される。図2におけるそ
の他の構成要素は、上記の発明の説明に用いた図1おけ
ると同一機能の要素には同一の符号を付したのでその説
明を省略する。
【0030】β線は物質との相互作用が強く物質透過能
力が小さいので、被測定流体の流路配管の外側に放射線
源と検出器を設けて測定を行うことはできない。そこで
図2の実施例のように、偏平な開口部のノズル32から被
測定流体を連続して水板を形成するように落下吐出さ
せ、形成された水板をはさんで対向する位置にβ線線源
12とβ線検出器52とを近接して配置する。
【0031】β線検出器52で検出される検出信号は、上
記のγ線を用いる水分計における検出器の検出信号と同
等の内容をもっているので、上記説明と同様の演算処理
を行うことによって含水率xと嵩密度ρとが計測されて
出力される。
【0032】
【発明の効果】本発明の水分計では、放射線源としては
中性子線源ではなくγ線源またはβ線源を用いているの
で、従来の中性子計測による水分計では測定がほとんど
不可能であった含水率が50%を超えるようなスラリ状の
被測定流体の含水率の測定が可能になるという効果がま
ず得られる。そしてβ線を用いる水分計ではβ線の物質
との相互作が強いので、細粉状物質の密度が水の密度に
近い下水処理物の活性汚泥のようなスラリー状流体であ
っても、わずかな密度の差をとらえて含水率を精度よく
測定できるという効果が得られる。更に同一の検出器の
出力から演算によって嵩密度と含水率を求めているので
それぞれの測定のために個別の装置を設ける必要がない
という効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による水分計の一実施例の構成図
【図2】β線線源を用いる他の実施例の構成図
【符号の説明】
1 放射線源 12 β線源 2 線源容器 3 流路 31 配管 32 ノズル 33 ロート 4 被測定流体 5 放射線検出器 52 β線検出器 6 定数値メモリ 7 含水率演算部 8 密度演算部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水と細粉状物質の混合物からなるスラリ状
    の被測定流体の流路をはさんで放射線源と放射線検出器
    とが対向して設けられ、 放射線検出器の出力信号の値から密度値を求める演算を
    行う密度演算部と、 あらかじめ既知である水と前記細粉状物質の密度の値を
    格納する定数値メモリと、 前記放射線検出器の出力信号と前記定数値メモリに格納
    の密度の値を用いて被測定流体の含水率を演算によって
    求める含水率演算部と、 を備え、被測定流体の密度と含水率とを同時に測定して
    指示出力することを特徴とする水分計。
  2. 【請求項2】放射線源がγ線を放出する放射性同位元素
    からなることを特徴とする請求項1に記載の水分計。
  3. 【請求項3】測定部が、被測定流体を連続流下して板状
    の液柱を形成する配管の端末に設けられたノズルを備
    え、放射線源がβ線を放出する放射性同位元素からなる
    ことを特徴とする請求項1に記載の水分計。
JP6056411A 1994-03-28 1994-03-28 水分計 Pending JPH07260664A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4516319B2 (ja) * 2004-01-07 2010-08-04 株式会社タクマ 熱分解装置及びその制御方法
WO2019113741A1 (zh) * 2017-12-11 2019-06-20 无锡洋湃科技有限公司 一种基于豁免级放射源的湿气流量测量装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4516319B2 (ja) * 2004-01-07 2010-08-04 株式会社タクマ 熱分解装置及びその制御方法
WO2019113741A1 (zh) * 2017-12-11 2019-06-20 无锡洋湃科技有限公司 一种基于豁免级放射源的湿气流量测量装置
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