JPH0758253B2 - 水分測定法 - Google Patents

水分測定法

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JPH0758253B2
JPH0758253B2 JP1231875A JP23187589A JPH0758253B2 JP H0758253 B2 JPH0758253 B2 JP H0758253B2 JP 1231875 A JP1231875 A JP 1231875A JP 23187589 A JP23187589 A JP 23187589A JP H0758253 B2 JPH0758253 B2 JP H0758253B2
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばLNG輸送配管の保温材などの各種被検
査体に含まれる水分の分布及び含水量(g/cc)を調べる
ための水分測定法に関する。
〔従来の技術〕
従来、被検査体の一部をサンプルとして切取り、そのサ
ンプルによって水分の分布と含水量を推定していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、含水量を正確に測定することが極めて困難であ
り、サンプルを切取った箇所の補修が面倒であり、測定
に多くの時間が必要である等の欠点があった。
本発明の目的は、被検査体を破壊せずに、水分の分布と
含水量を正確にかつ容易迅速に測定できるようにする点
にある。
〔課題を解決するための手段〕
一定の厚みを有するとともに、厚み方向で異なった含水
域分布を有することがある被検査体に対して、速中性子
を放射する線源と熱中性子を検出する検出器とを備えた
中性子水分計を使用して、線源より被検査体の厚み方向
に速中性子を放射するとともに、被検査体内に分布する
水分の弾性散乱により帰ってくる熱中性子を捕捉して、
被検査体に於ける含水量を判定する水分測定法に於ける
本発明の特徴手段は、含水し得る被検査体の部位に相当
する部位を、厚み方向の形状及び材質において被検査体
と同一に構成し且つ既知の含水量及び厚み方向における
既知の含水域分布に予め設定された複数のサンプルを用
意しておき、 複数のサンプルに対して厚み方向で第1設定間隔に設置
した中性子水分計から単位時間当り一定個数の速中性子
を放射し、サンプルに既知の含水域分布で含まれる既知
量の水分の作用により生じる熱中性子を捕捉して、その
捕捉した熱中性子の単位時間当りの個数である中性子計
数率を計測し、複数の含水域分布夫々における含水量と
中性子計数率との関係である第1標準相関を予め求めて
おき、かつ、 複数のサンプルに対して厚み方向で第1設定間隔とは異
なった第2設定間隔に設置した中性子水分計から単位時
間当り一定個数の速中性子を放射し、サンプルに既知の
含水域分布で含まれる既知量の水分の作用により生じる
熱中性子を捕捉して、その捕捉した熱中性子の単位時間
当りの個数である中性子計数率を計測し、複数の含水域
分布夫々における含水量と中性子計数率との関係である
第2標準相関を予め求めておき、そして、 被検査体に対して第1設定間隔で設置した中性子水分計
から単位時間当り一定個数の速中性子を放射し、被検査
体に含まれる水分の作用により生じた熱中性子を捕捉し
て、その捕捉した熱中性子の単位時間当りの個数である
第1中性子計数率を求め、かつ、 被検査体に対して第2設定間隔で設置した中性子水分計
から単位時間当り一定個数の速中性子を放射し、被検査
体に含まれる水分の作用により生じた熱中性子を捕捉し
て、その捕捉した熱中性子の単位時間当りの個数である
第2中性子計数率を求め、そして、 第1中性子計数率と第1標準相関に基いて複数の含水域
分布夫々における複数の第1含水量を求め、かつ、 第2中性子計数率と第2標準相関に基いて複数の含水域
分布夫々における複数の第2含水量を求め、そして、 複数の含水域分布夫々において対応する第1含水量と前
記第2含水量とがほぼ等しくなる特定の含水式分布を被
検査体の含水域分布と判定し、複数の含水域分布夫々に
おいて対応するほぼ等しい第1及び第2含水量を被検査
体の含水量と判定することにあり、その作用・効果は次
の通りである。
〔作用〕
被検査体の全体に水分が含まれている場合、中性子水分
計により被検査体に単位時間当り一定個数の速中性子を
放射し、水分の水素原子との弾性散乱によりエネルギー
を失った熱中性子を中性子水分計で捕捉して、捕捉した
熱中性子の単位時間当りの個数である中性子計数率を計
測すると、その中性子計数率と含水量の相関が被検査体
の材質や厚さで定まる一定の相関関係があるために、被
検査体の含水量を正確に測定できることは知られてい
る。しかし、含水域分布が変化すると、つまり、水分が
被検査体の厚さ方向において偏在すると、正確な含水量
測定が不可能であった。
そこで、含水域分布が変化して不明であっても含水量測
定を正確に実行できるようにするためには、いかなる手
法が有効であるかを、各種実験により追求したところ、
次の事実が判明した。
(イ)第4図(イ)に示すようにポリウレタンフォーム
(7)の外側部分(7a)に水分が偏在する場合、第4図
(ロ)に示すようにポリウレタンフォーム(7)の中側
部分(7b)に水分が偏在する場合、第4図(ハ)に示す
ようにポリウレタンフォーム(7)の内側部分(7c)に
水分が偏在する場合の夫々について、中性子水分計を用
いて、中性子計数率と含水量の相関を調べたところ、第
5図に示すように、いずれの場合も直線的ではないが一
定の相関になり、かつ、場合により相関が相違する事実
を確認できた。
(ロ)第4図(イ)乃至(ハ)に実線で示すように中性
子水分計(4)を密着させた場合と、第4図(イ)乃至
(ハ)に点線で中性子水分計(4)を30mm離した場合と
で、上記(イ)項の中性子計数率と含水量の相関がいか
に変化するかを調べたところ、第5図に示すように、水
分の偏在位置いかんにかかわらず相関が大きく変化し、
かつ、その変化が水分の偏在位置によって相違する事実
を確認できた。
そして、上記(ロ)項の実験結果を詳細に検討しかつ解
析し、次のような新規な技術的考えを得た。
つまり、第4図(イ)乃至(ハ)に示すように、サンプ
ル(B)に対して第1設定間隔(l1=0)で設置した中
性子水分計(4)により、複数の含水域分布(外側、中
側、内側)夫々における含水量と中性子計数率との関係
である第1標準相関[外(X1)、中(Y1)、内(Z1)]
を予め求めておき、かつ、サンプル(B)に対して第2
設定間隔(l2=30mm)で設置した中性子水分計(4)に
より、上記複数の含水域分布夫々における含水量と中性
子計数率との関係である第2標準相関[外(X2)、中
(Y2)、内(Z2)]を予め求めておいて、下記(a)〜
(e)項の手段を講じると、含水域分布が変化して不明
であっても、含水量を正確に測定できる。
(a) 第1図に実線で示すように、被検査体(A)に
対して前記第1設定間隔(l1=0)で設置した中性子水
分計(4)により、第1中性子計数率(n1=8000)を得
る。
(b) 第1図に点線で示すように、被検査体(A)に
対して前記第2設定間隔(l2=30mm)で設置した中性子
水分計(4)により、第2中性子計数率(n2≒3400)を
得る。
(c) 第6図に示すように、第1中性子計数率(n1
8000)と第1標準相関[外(X1)、中(Y1)、内
(Z1)]に基いて、複数の含水域分布夫々にむける第1
含水量(交点A,B,Cに相当する含水量)を求める。
(d) 第6図に示すように、第2中性子計数率(n2
3400)と第2標準相関[外(X2)、中(Y2)、内
(Z2)]に基いて、複数の含水域分布夫々における第2
含水量(交点D,E,Fに相当する含水量)を求める。
(e) 第6図に示すように、第1含水量と第2含水量
がほぼ等しくなるものを複数の含水域分布から判定し、
つまり、A≒D,B≠E,C≠Fから水分が外側に偏在してい
るというように水分の分布を判定し、かつ、含水量が約
0.32g/ccというように含水量を判定する。
要するに、本願発明の特徴手段によれば、従来中性子水
分計による測定では正確な含水量測定が不可能と観念さ
れていた、含水域分布が変化して不明な場合であって
も、変化するであろうと予測される含水域分布夫々に対
して、第1標準相関と第2標準相関を予め求めておけ
ば、水分の分布と含水量を正確に測定でき、しかも、被
検査体を破壊しなくて済む。
〔発明の効果〕
その結果、保温材の含水による劣化の検査などにおい
て、被検査体を破壊せずに、水分の分布と含水量を正確
にかつ容易迅速に測定できる、新規かつ有用な水分測定
法を確立できた。
〔実施例〕
次に実施例を示す。
第1図に示すように、SUS製のパイプ(1)を多孔質の
ポリウレタンフォーム(2)で覆って保冷し、ポリウレ
タンフォーム(2)を外装用板金(3)で覆ったLNG輸
送配管において、外部に設置した中性子水分計(4)に
よりポリウレタンフォーム(2)に含まれる水分の分布
及び含水量を調べる場合について説明する。
中性子水分計(4)は、第2図に示すように、2本の検
出器(4a)の中央に線源(4b)を配置し、線源(4b)か
らの単位時間当り一定個数(個/分)の速中性子をポリ
ウレタンフォーム(2)に放射し、水分中の水素原子と
の弾性散乱によりエネルギーを失った熱中性子のみを検
出器(4a)で捕捉し、カウンター(4c)で捕捉した熱中
性子の単位時間当りの個数(個/分)を計測し、その計
測した中性子計数率を表示部(4d)で示すように構成し
たものである。
先ず、標準相関の求め方を説明する。
(イ) 第3図に示すように、実配管(A)を平板でモ
デル化したサンプル(b)を準備する。
つまり、水素濃度がLNGとほぼ等しい厚さ10mmのアクリ
ル(5)を12枚重ねて、LNGに相当する層を形成し、パ
イプ(1)に相当する厚さ6mmのSUS板(6)をアクリル
(5)に載せ、ポリウレタンフォーム(2)に相当する
厚さ10mmのポリウレタンフォーム(7)を12枚SUS板
(6)に載せ、外装用板金(3)に相当する板金(8)
をポリウレタンフォーム(7)に載せて、サンプル
(B)を形成する。
(ロ) 第4図(イ)に示すように外側の4枚のポリウ
レタンフォーム(7a)に水分を含ませた場合、第4図
(ロ)に示すように中側の4枚のポリウレタンフォーム
(7b)に水分を含ませた場合、第4図(ハ)に示すよう
に内側の4枚のポリウレタンフォーム(7c)に水分を含
ませた場合の夫々について、含水量を種々変更設定し、
それら含水域分布及び含水量が既知のサンプル(B)夫
々に対して第1設定間隔l1=0で、つまり密着させて設
置した中性子水分計(4)から速中性子を放射し、水分
とアクリル(5)の作用により生じた熱中性子を中性子
水分計(4)で捕捉して、中性子計数率を計測し、第5
図に示すように、複数の含水域分布夫々における含水量
と中性子計数率との関係である第1標準相関[外
(X1)、中(Y1)、内(Z1)]を求める。
(ハ) 上記(ロ)項と同様にして、含水域分布と含水
量が既知で種々変更設定したサンプル(B)夫々に対し
て、第4図(イ)〜(ハ)に示すように第2設定間隔l2
=30mmで設置した中性子水分計(4)により中性子計数
率を計測する。そして、第5図に示すように、複数の含
水域分布夫々における含水量と中性子計数率との関係で
ある第2標準相関[外(X2)、中(Y2)、内(Z2)]を
求める。
次に、実配管(A)の水分測定法を説明する。
(a) 第1図に示すように、実配管(A)に対して前
記第1設定間隔l1=0で設置した中性子水分計(4)か
ら速中性子を放射し、中性子水分計(4)により第1中
性子計数率(n1=8000)を求める。
(b) 第1図に示すように、実配管(A)に対して前
記第2設定間隔l2=30mmで設置した中性子水分計(4)
から速中性子を放射し、中性子水分計(4)により第2
中性子計数率(n2≒3400)を求める。
(c) 第6図に示すように、第1中性子計数率(n1
8000)と予め求めておいた第1標準相関[外(X1)、中
(Y1)、内(Z1)]に基いて、複数の含水域分布夫々に
おける第1含水量(交点A,B,Cに相当する含水量)を求
める。
(d) 第6図に示すように、第2中性子計数率(n2
3400)と予め求めておいた第2標準相関[外(X2)、中
(Y2)、内(Z2)]に基いて、複数の含水域分布夫々に
おける第1含水量(交点D,E,Fに相当する含水量)を求
める。
(e) 第6図に示すように、第1含水量と第2含水量
がほぼ等しくなるものを複数の含水域分布から判定し、
つまり、A≒D,B≠E,C≠Fから水分が外側に偏在してい
るというように水分の分布を判定し、かつ、含水率が約
0.32g/ccというように含水量を判定する。
尚、A≠B,B≒E,C≠Fの場合は、水分が中側に偏在し
て、B,Eに相当する含水量であると判定し、また、A≠
D,B≠E,C≒Fの場合は、水分が内側に偏在して、C,Fに
相当する含水量であると判定する。
〔別実施例〕
次に別実施例を説明する。
水分測定対象は、ポリウレタンフォーム(2)等の断熱
材(保温材、保冷材)が好適であるが、例えばコンクリ
ートなどの各種固体を測定対象にできる。また、それら
水分測定対象がいかなる用途であるかは不問であり、従
って、水分測定対象を被検査体(A)と総称する。
サンプル(B)の作り方は適当に選択でき、被検査体
(A)とサンプル(B)が同材料で、望ましくは、同寸
・同形であれば良い。
被検査体(A)と中性子水分計(4)の間における第1
設定間隔(l1)及び第2設定間隔(l2)は適当に選定で
きるが、l1=0で、l2は、l1の中性子計数率に対するl2
の中性子計数率の比が各々の水分分布で異なるように選
定することが望ましい。
第1及び第2標準相関を求めるに際して、含水域分布を
いかに選択するかは、被検査体(A)の含水状況に見合
って適当に定められ、2種類以上の含水域分布を選択す
れば良い。
第1及び第2標準相関は表であってもよく、あるいは、
コンピュータに記憶させたもので、第1及び第2中性子
計数率の入力に基いて含水域分布と含水量が自動的に判
定表示されるように、コンピュータがプログラムされて
いてもよい。
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の実施例を示す概念図であ
る。第3図はサンプルの説明図である。第4図(イ)な
いし(ハ)は実験方法を示す概念図であり、第5図は実
験結果を示すグラフである。第6図はデータの処理方法
を示すグラフである。 (A)……被検査体、(B)……サンプル、(4)……
中性子水分計。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺峰 正 大阪府大阪市中央区平野町4丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 青木 延夫 神奈川県川崎市中原区上小田中655 (72)発明者 加藤 泰明 愛知県海部郡甚目寺町大字甚目寺字茶之木 田36―22 (56)参考文献 特開 昭60−202337(JP,A) 特公 昭34−6844(JP,B1)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一定の厚みを有するとともに、前記厚み方
    向で異なった含水域分布を有することがある被検査体
    (A)に対して、速中性子を放射する線源(4b)と熱中
    性子を検出する検出器(4a)とを備えた中性子水分計を
    使用して、前記線源(4b)より前記被検査体(A)の前
    記厚み方向に前記速中性子を放射するとともに、前記被
    検査体(A)内に分布する水分の弾性散乱により帰って
    くる前記熱中性子を捕捉して、前記被検査体(A)に於
    ける含水量を判定する水分測定法であって、 含水し得る前記被検査体(A)の部位に相当する部位
    を、前記厚み方向の形状及び材質において前記被検査体
    (A)と同一に構成し且つ既知の含水量及び厚み方向に
    おける既知の含水域分布に予め設定された複数のサンプ
    ル(B)を用意しておき、 前記複数のサンプル(B)に対して前記厚み方向で第1
    設定間隔(l1)に設置した前記中性子水分計より、単位
    時間当り一定個数の速中性子を放射し、前記サンプル
    (B)に既知の含水域分布で含まれる既知量の水分の作
    用により生じる熱中性子を捕捉して、その捕捉した熱中
    性子の単位時間当りの個数である中性子計数率を計測
    し、複数の含水域分布夫々における含水量と中性子計数
    率との関係である第1標準相関を予め求めておき、か
    つ、 前記複数のサンプル(B)に対して前記厚み方向で前記
    第1設定間隔(l1)とは異なった第2設定間隔(l2)に
    設置した前記中性子水分計より、単位時間当り一定個数
    の速中性子を放射し、前記サンプル(B)に既知の含水
    域分布で含まれる既知量の水分の作用により生じる熱中
    性子を捕捉して、その捕捉した熱中性子の単位時間当り
    の個数である中性子計数率を計測し、複数の含水域分布
    夫々における含水量と中性子計数率との関係である第2
    標準相関を予め求めておき、そして、 前記被検査体(A)に対して前記第1設定間隔(l1)で
    設置した前記中性子水分計から単位時間当り一定個数の
    速中性子を放射し、前記被検査体(A)に含まれる水分
    の作用により生じた熱中性子を捕捉して、その捕捉した
    熱中性子の単位時間当りの個数である第1中性子計数率
    を求め、かつ、 前記被検査体(A)に対して前記第2設定間隔(l2)で
    設置した前記中性子水分計から単位時間当り一定個数の
    速中性子を放射し、前記被検査体(A)に含まれる水分
    の作用により生じた熱中性子を捕捉して、その捕捉した
    熱中性子の単位時間当りの個数である第2中性子計数率
    を求め、そして、 前記第1中性子計数率と前記第1標準相関に基いて前記
    複数の含水域分布夫々における複数の第1含水量を求
    め、かつ、 前記第2中性子計数率と前記第2標準相関に基いて前記
    複数の含水域分布夫々における複数の第2含水量を求
    め、そして、 前記複数の含水域分布夫々において対応する第1含水量
    と前記第2含水量とがほぼ等しくなる特定の含水域分布
    を前記被検査体(A)の含水域分布と判定し、前記複数
    の含水域分布夫々において対応するほぼ等しい前記第1
    及び第2含水量を前記被検査体(A)の含水量と判定す
    る水分測定法。
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