RU2492454C1

RU2492454C1 - Method of measurement of bulk density of geological material as part of rock mass and system for its implementation

Info

Publication number: RU2492454C1
Application number: RU2012113090/28A
Authority: RU
Inventors: Руслан Максимович Проскуряков; Ирина Николаевна Войтюк; Александра Владимировна Коптева
Priority date: 2012-04-03
Filing date: 2012-04-03
Publication date: 2013-09-10

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: irradiation of the test rock mass with the flux of gamma rays of the radiation source is carried out, the fluxes of gamma radiation are recorded, and the bulk density is determined taking into account the intensities of fluxes of gamma radiation, and the bulk density of the geological material placed on a moving conveyor as part of the rock mass consisting of mineral products and the geological material is determined by the difference between DC voltage signals proportional to the intensity of direct gamma radiation passing through the rock mass, and intensity of scattered from focus gamma radiation after interaction with the mineral products, at that the flux of gamma-rays of the radiation source is directed vertically upwards along the longitudinal axis of the conveyor.

EFFECT: improved accuracy of measurement of density of the geological material as part of the rock mass during transportation of it on the belt conveyor.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиоизотопным методам бесконтактного измерения плотности вещества и предназначено для измерения плотности пустой породы в составе горной массы на ленточном конвейере.The invention relates to radioisotope methods of non-contact measurement of the density of a substance and is intended to measure the density of waste rock in the composition of the rock mass on a conveyor belt.

Известен способ бесконтактного контроля состава твердых, жидких и газообразных сред путем их облучения ядерными излучениями и измерения интенсивности рассеянного исследуемой средой или прошедшего через нее излучения (авт.св. SU №129355, опубл. 01.01 1960 г.). Контроль состава твердых, жидких и газообразных сред производят путем их облучения ядерными излучениями с последующим измерением интенсивности рассеянного исследуемой средой излучения. Способ дает возможность контролировать состав нескольких (более двух) компонентных сред, для чего исследуемую среду облучают последовательно излучениями различных энергий или видов, или комбинаций этих излучений, а затем, измеряя значение интенсивности рассеянного средой или прошедшего сквозь нее, или же прошедшего и рассеянного средой излучений, вычисляют содержание отдельных компонентов в исследуемой среде.There is a method of contactless control of the composition of solid, liquid and gaseous media by irradiating them with nuclear radiation and measuring the intensity of the radiation scattered by the test medium or transmitted through it (ed. St. SU No. 129355, published 01.01.1960). The composition of solid, liquid, and gaseous media is controlled by irradiating them with nuclear radiation, followed by measuring the intensity of the radiation scattered by the medium under study. The method makes it possible to control the composition of several (more than two) component media, for which the test medium is sequentially irradiated with radiations of various energies or types, or combinations of these radiations, and then, measuring the intensity value of the radiation scattered by the medium or transmitted through it, or the radiation transmitted and scattered by the medium , calculate the content of individual components in the test environment.

Недостатком этого способа является низкая точность и сложность измерений за счет необходимости применения нескольких источников излучения. Также недостатком является то, что данный способ применим для единичных лабораторных измерений и не подходит в промышленных условиях для непрерывных измерений плотности потока горной массы.The disadvantage of this method is the low accuracy and complexity of the measurements due to the need to use multiple radiation sources. Another disadvantage is that this method is applicable for single laboratory measurements and is not suitable in industrial conditions for continuous measurements of rock mass density.

Известен способ измерения плотности или определения наличия и количества материалов различной плотности в подлежащем измерению объекте (пат. RU №2182703, опубл. 20.05.2002). Способ измерения плотности включает распространение электромагнитных лучей через подлежащий измерению объект и измерение интенсивности излучения на стороне выхода лучей из подлежащего измерению объекта. Протяженность объекта измеряется вдоль пути прохождения излучения через подлежащий измерению объект, и излучение производится по меньшей мере на двух различных длинах волн.A known method of measuring the density or determining the presence and quantity of materials of different densities in the object to be measured (US Pat. RU No. 2182703, publ. 05.20.2002). The density measurement method includes the propagation of electromagnetic rays through an object to be measured and measuring the radiation intensity on the exit side of the rays from the object to be measured. The length of the object is measured along the radiation path through the object to be measured, and the radiation is produced at least at two different wavelengths.

Недостаток способа заключается в применимости только для единичных образцов материалов, находящихся в статике, и не может быть использован для потоков сыпучих грузов, находящихся в движении и имеющих высокую динамику изменения плотности.The disadvantage of this method is its applicability only to single samples of materials that are in statics, and cannot be used for flows of bulk goods in motion and having a high density change dynamics.

Известен способ идентификации материалов путем многократного радиографического облучения (пат. RU №2426102, опубл. 10.08.2011), сущность которого заключается в том, что производят радиографическое просвечивание исследуемого объекта под различными углами, определяют коэффициенты ослабления для материалов, входящих в состав объекта, при этом облучение осуществляют на предварительно заданном наборе энергий, задают множество веществ, подлежащих гарантированной идентификации, затем определяют возможную ошибку нахождения коэффициентов ослабления, для каждого уровня энергии и для каждого включения с помощью компьютерной программы определяют возможный набор веществ, соответствующий выбранной погрешности, после чего полученные данные обрабатывают с помощью компьютерной программы для идентификации материалов.There is a method of identifying materials by repeated radiographic exposure (US Pat. RU No. 2426102, publ. 08/10/2011), the essence of which is that radiographic scanning of the object under study at different angles, determine the attenuation coefficients for the materials included in the object, when this irradiation is carried out on a predetermined set of energies, a set of substances to be guaranteed identification are set, then a possible error in finding the attenuation coefficients is determined I, for each energy level and for each inclusion, using a computer program determine the possible set of substances corresponding to the selected error, after which the data are processed using a computer program to identify materials.

Недостаток способа заключается в необходимости многократного рентгеновского облучения материала, а также в повышении погрешности измерений с увеличением количества веществ в составе исследуемого объекта, имеющих сложную молекулярную структуру с заранее неизвестными плотностями и коэффициентами ослабления первичного излучения.The disadvantage of this method is the need for multiple x-ray irradiation of the material, as well as to increase the measurement error with an increase in the number of substances in the composition of the test object having a complex molecular structure with previously unknown densities and attenuation coefficients of the primary radiation.

Известен способ определения количественного состава композиционных материалов (пат. RU №2436074, опубл. 10.12.2011), сущность которого заключается в том, что выполняют последовательное облучение композиционного материала, состоящего по крайней мере из двух компонентов - связующего и наполнителя, потоком проникающего излучения двумя источниками, регистрацию датчиками интенсивности излучения, прошедшего через композиционный материал, определение количественного содержания одного из компонентов по ослаблению прошедшего через композиционный материал излучения и вычисление содержания другого компонента расчетным путем, при этом определение количественного состава производят при перемещении композиционного материала относительно системы измерений, первый источник излучения облучает чистый наполнитель, второй источник излучения облучает наполнитель, пропитанный связующим, два датчика регистрируют прошедшее через композиционный материал излучение от первого и второго источников, при этом на одинаковых расстояниях от источников дополнительно устанавливают два датчика, регистрирующие излучение, прошедшее только через окружающую среду и не прошедшее через композиционный материал, затем количественное содержание связующего определяют по соотношению интенсивности прошедшего через композиционный материал излучения и интенсивности не прошедшего через материал излучения по соответствующему математическому выражению. Технический результат: повышение точности определения количественного состава композиционных материалов. 1 ил.A known method for determining the quantitative composition of composite materials (US Pat. RU No. 2436074, publ. 10.12.2011), the essence of which is that they perform sequential irradiation of a composite material consisting of at least two components - a binder and a filler, the flow of penetrating radiation by two sources, registration by sensors of the intensity of radiation transmitted through the composite material, determination of the quantitative content of one of the components by attenuation of the radiation transmitted through the composite radiation and calculating the content of the other component by calculation, the quantitative composition is determined by moving the composite material relative to the measurement system, the first radiation source irradiates a clean filler, the second radiation source irradiates a filler impregnated with a binder, two sensors record the radiation transmitted through the composite material from the first and the second sources, while at the same distances from the sources two sensors are additionally installed, p gistriruyuschie radiation passing through only the environment and not passed through the composite material, then the binder content quantitatively determined by the ratio of the intensity of radiation transmitted through the composite material and not of the intensity of radiation transmitted through the material at the appropriate mathematical expression. Effect: increasing the accuracy of determining the quantitative composition of composite materials. 1 ill.

Недостаток способа заключается в использовании нескольких источников излучения, а также в косвенности измерений количественного содержания связующего, что приводит к низкой точности измерений. Способ не подходит для непрерывных измерений количественного состава потоков сыпучих материалов.The disadvantage of this method is the use of several radiation sources, as well as the indirectness of the measurements of the quantitative content of the binder, which leads to low measurement accuracy. The method is not suitable for continuous measurements of the quantitative composition of the flows of bulk materials.

Известен гамма-метод измерения плотности в модификации узкого пучка, заключающийся в облучении изучаемого вещества узким пучком испускаемого радиоактивным источником гамма-излучения и регистрации детектором прошедшего через вещество первичного гамма-излучения (Арцыбашев В.А. Гамма-метод измерения плотности. М.: Атомиздат, 1965, с.28-38). Поглощение и рассеяние гамма-квантов, испускаемых источником, зависит от плотности среды, поэтому измерение ослабленного гамма-излучения источника позволяет определить плотность. По степени ослабления первичного гамма-излучения, используя экспоненциальный закон, рассчитывают плотность поглощающей среды.The known gamma method of measuring density in the modification of a narrow beam, which consists in irradiating the studied substance with a narrow beam of gamma radiation emitted by a radioactive source and detecting the primary gamma radiation passed through the substance by a detector (V. Artsybashev, Gamma method of measuring density. M .: Atomizdat , 1965, p. 28-38). The absorption and scattering of gamma rays emitted by the source depends on the density of the medium, so measuring the attenuated gamma radiation of the source allows you to determine the density. The degree of attenuation of primary gamma radiation using the exponential law, calculate the density of the absorbing medium.

Недостаток метода заключается в том, что не учитывается влияние рассеянного материалом излучения, что вносит дополнительные погрешности на результат измерений.The disadvantage of this method is that it does not take into account the effect of radiation scattered by the material, which introduces additional errors on the measurement result.

Известен способ определения плотности горных пород по степени ослабления ими первичного пучка γ-излучения. (Осипов В.И. Лабораторный гаммаскопический плотномер горных пород. - Изотопы в СССР, 1972, №26, с.25-28). Гамма-излучение по специальному каналу-коллиматору диаметром 3 мм выходит в виде направленного пучка из левого конуса, проходит через образец и по аналогичному коллиматору правого конуса попадает в детектор. Обработку результатов измерений осуществляет блок, состоящий из интенсиметра и регистратора импульсов. Ослабление узкого пучка в исследуемой среде определяется известным экспоненциальным законом, а плотность среды вычисляется по формуле:A known method of determining the density of rocks by the degree of attenuation by them of the primary beam of γ-radiation. (Osipov V.I. Laboratory gammoscopic densitometer of rocks. - Isotopes in the USSR, 1972, No. 26, p.25-28). Gamma radiation through a special collimator channel with a diameter of 3 mm comes out in the form of a directed beam from the left cone, passes through the sample and enters the detector through a similar collimator of the right cone. Processing of the measurement results is carried out by a unit consisting of an intensimeter and a pulse recorder. The attenuation of a narrow beam in the medium under study is determined by the known exponential law, and the density of the medium is calculated by the formula:

$ρ = \frac{\ln N_{0} - \ln N}{μ \cdot x}$

ρ = \frac{\ln N_{0} - \ln N}{μ \cdot x}

где N - интенсивность излучения при наличии поглощающей среды; N₀ - интенсивность излучения при отсутствии поглощающей среды; µ - массовый коэффициент ослабления излучения в исследуемой среде; x - толщина исследуемого образца.where N is the radiation intensity in the presence of an absorbing medium; N ₀ - radiation intensity in the absence of an absorbing medium; µ is the mass attenuation coefficient of radiation in the medium under study; x is the thickness of the test sample.

Массовый коэффициент ослабления может быть рассчитан теоретически, исходя из валового химического состава исследуемой породы и энергии γ-излучения, или найден экспериментально из формулы при определении N и No в образцах с заранее известной плотностью.The mass attenuation coefficient can be calculated theoretically on the basis of the gross chemical composition of the studied rock and the γ-radiation energy, or can be found experimentally from the formula when determining N and No in samples with a known density.

Недостаток способа заключается в том, что повышении относительной погрешности определения плотности пород с уменьшением линейной плотности исследуемых образцов, а также неточности измерений при неоднородностях химического состава материала.The disadvantage of this method is that the increase in the relative error in determining the density of rocks with a decrease in the linear density of the studied samples, as well as inaccuracy of measurements with inhomogeneities in the chemical composition of the material.

Известен способ определения объемной плотности горных пород (патент РФ №2040020, опубл. 20.07.1995), принятый за прототип, включающий облучение исследуемой горной породы потоком гамма-квантов источника и регистрацию на одном или нескольких расстояниях от источника интенсивностей N_i потоков рассеянного гамма-излучения в области энергий 0,2-1,0 МэВ, проведение градуировки и определение объемной плотности с учетом соотношения интенсивностей потоков рассеянного гамма-излучения, отличающийся тем, что дополнительно для исследуемой горной породы определяют эффективный атомный номер Z_эф например, путем регистрации мягкой компоненты рассеянного гамма-излучения в области энергий менее 200 кэВ, априорно устанавливают корреляционную зависимость между Z_эф, и параметром K=2 ΣP_iZ_i/A_i, где P_i массовое содержание в горной породе элемента с атомным номером Z_i и атомным весом А_i, для чего отбирают, проводят анализ и определяют массовое содержание каждого элемента и Z_эф для образцов разных типов горных пород, предварительно на стандартных образцах с известной электронной плотностью осуществляют градуировку прибора в единицах электронной плотности ρ_Э=f(Ni), при регистрации интенсивностей N_i потоков рассеянного гамма-излучения в области энергий 0,2-1,0 МэВ определяют с учетом их соотношения величину ρ_Э исследуемой горной породы, по найденному для исследуемой горной породы значению Z_эф, и зависимости K=f(Z_эф) определяют соответствующую ему величину K, а объемную плотность ρ исследуемой горной породы рассчитывают по соотношению ρ=ρ_Э/K.A known method of determining the bulk density of rocks (RF patent No. 2040020, publ. 07/20/1995), adopted as a prototype, including irradiation of the studied rock with a gamma-ray source and registration at one or more distances from the source of intensities N _i streams of scattered gamma radiation in the energy range of 0.2-1.0 MeV, calibration and determination of bulk density, taking into account the ratio of the intensities of the scattered gamma radiation fluxes, characterized in that it is additionally determined for the studied rock elyayut effective atomic number Z _eff for example, by detecting the soft component of the scattered gamma radiation at energies less than 200 keV, a priori set the correlation between Z _eff and the parameter K = 2 ΣP _{_{_i}} Z _i / A _i, where P _i mass content rock of an element with atomic number Z _i and atomic weight A _i , for which they are selected, analyzed and the mass content of each element and Z _eff is determined for samples of different types of rocks, previously g is carried out on standard samples with known electron density raduirovku unit in units of the electron density ρ _E = f (Ni), when N _i registration intensities of scattered gamma radiation fluxes in the energy range 0.2-1.0 MeV determined considering their correlation value ρ _E investigated rock along the searched for of the studied rock to the value of Z _eff , and the dependences K = f (Z _eff ) determine the corresponding value of K, and the bulk density ρ of the studied rock is calculated by the ratio ρ = ρ _E / K.

Недостаток: способ усложнен из-за необходимости предварительного отбора, анализа и определения массового содержания каждого элемента и эффективного атомного номера для образцов разных типов горных пород, а также многочисленных градуировок прибора. Способ подходит для горных пород с плотностями, отличающимися незначительно и не подходит для грузопотоков со случайным распределением плотности на конвейере.Disadvantage: the method is complicated due to the need for preliminary selection, analysis and determination of the mass content of each element and the effective atomic number for samples of different types of rocks, as well as numerous calibrations of the device. The method is suitable for rocks with densities that differ slightly and is not suitable for cargo flows with a random density distribution on the conveyor.

Известен термокаталический газоанализатор (пат. на пм RU №18582. опубл. 27.06.2001 г.). Газоанализатор содержит мостовую измерительную схему содержит мостовую измерительную схему со встроенными в нее чувствительными элементами, выполненными по микроэлектронной технологии. В качестве измерительной схемы использована двухмостовая схема, состоящая из измерительного моста, в одно плечо которого встроен измерительный элемент, и сравнительного моста, в одно плечо которого встроен сравнительный элемент, причем оба элемента имеют идентичную конструкцию, а в качестве плеч отношений измерительного и сравнительного моста служат резисторы с разным сопротивлением с возможностью разогрева измерительного и сравнительного элементов электрическим током до разных температур.Known thermocatalytic gas analyzer (US Pat. PM pm RU No. 18582. Publ. June 27, 2001). The gas analyzer contains a bridge measuring circuit, contains a bridge measuring circuit with built-in sensitive elements made by microelectronic technology. As a measuring circuit, a two-bridge circuit is used, consisting of a measuring bridge with a measuring element integrated in one arm and a comparative bridge with a comparative element integrated in one arm, both elements being of identical design, and serving as arms of the measuring and comparative bridge relations resistors with different resistance with the possibility of heating the measuring and comparative elements with electric current to different temperatures.

Недостатком является то, что компенсационный резистор ставится не в смежное плечо рабочего моста, а подключено к сравнительному мосту, что неправильно. При подключении сравнительного моста возникает дополнительный источник ошибок, так все резисторы дополнительного моста, во-первых, имеют разброс ±10% по номинальным значениям, а, во-вторых, дополнительный мост должен компенсировать уход от номинала одного резистора, и при подключении четырех резисторов этого не происходит. В связи с этим в дополнительном мосте наблюдается как температурный дрейф, так и разброс по номиналам. Для того, чтобы компенсировать влияние температуры на резисторы, их необходимо подключать к термостатам, но по данной схеме это невозможно, так как не произойдет компенсации влияния внешней среды. Суммарная ошибка от дрейфа номиналов дополнительного моста будет более значительной, так как она подвергается в процессе выделения полезно сигнала мультипликативному и аддитивному преобразованию.The disadvantage is that the compensation resistor is not placed in the adjacent shoulder of the working bridge, but is connected to the comparative bridge, which is wrong. When connecting the comparative bridge, an additional source of errors arises, so all the resistors of the additional bridge, firstly, have a spread of ± 10% in nominal values, and, secondly, the additional bridge should compensate for the deviation from the nominal value of one resistor, and when connecting four resistors of this not happening. In this regard, both the temperature drift and the spread in nominal values are observed in the additional bridge. In order to compensate for the effect of temperature on the resistors, they must be connected to the thermostats, but this scheme is not possible, since there will be no compensation for the influence of the external environment. The total error from the drift of the denominations of the additional bridge will be more significant, since it undergoes a multiplicative and additive transformation in the process of extracting a useful signal.

Известна двухмостовая измерительная схема (Иванова Г.М., Кузнецов Н.Д., Чистяков В.С. Теплотехнические измерения и приборы. Учеб. для вузов. - М.: Изд-во МЭИ, 2005, стр.356-358), используемая в газоанализаторе МН и предназначенная для измерения содержания газа путем изменения напряжения в обоих мостах. Схема работает следующим образом: два моста, питаемых от вторичных обмоток силового трансформатора, первый из которых является рабочим, а второй - мост сравнения. Рабочий мост имеет резисторы R₁, R₂, представляющие собой платиновые чувствительные элементы с внешним теплообменом, омываются анализируемым газом, Резистор R₁, находится в неоднородном магнитном поле, R₂ - между полюсами ложного магнита (медного блока). Резисторы R₃, R₄ являются постоянными и выполнены из манганиновой проволоки. При наличии кислорода в смеси газов рабочий мост работает в неравновесном режиме и напряжение в измерительной диагонали U_ab зависит от концентрации кислорода. Для проверки начальной точки шкалы вторичного прибора приемник снабжается металлическим шунтом. При его опускании снимается магнитное поле, резисторы R₁ и R₂ попадают в одинаковые условия и рабочий мост должен быть уравновешен. В схему моста включен не показанный на схеме переменный резистор начальной балансировки.Known two-bridge measuring circuit (Ivanova G.M., Kuznetsov N.D., Chistyakov V.S. Thermotechnical measurements and devices. Textbook for universities. - M .: Publishing House MPEI, 2005, pp. 356-358), used in the MN gas analyzer and designed to measure the gas content by changing the voltage in both bridges. The scheme works as follows: two bridges, fed from the secondary windings of a power transformer, the first of which is working, and the second is a comparison bridge. The working bridge has resistors R ₁ , R ₂ , which are platinum sensitive elements with external heat exchange, washed by the analyzed gas, Resistor R ₁ , is in an inhomogeneous magnetic field, R ₂ is between the poles of a false magnet (copper block). Resistors R ₃ , R ₄ are permanent and made of manganin wire. In the presence of oxygen in the gas mixture, the working bridge operates in a nonequilibrium mode and the voltage in the measuring diagonal U _ab depends on the oxygen concentration. To check the starting point of the scale of the secondary device, the receiver is equipped with a metal shunt. When it is lowered, a magnetic field is removed, the resistors R ₁ and R ₂ fall into the same conditions and the working bridge must be balanced. The bridge circuit includes a variable initial balancing resistor not shown in the diagram.

Плечи второго моста R₅ и R₆ выполнены из платиновой проволоки, омываются воздухом, причем R₆, как и R₂ находится между полюсами ложного магнита. Резисторы R₇ и R₈ выполнены подобно R₃ и R₄ из манганиновой проволоки. Поскольку концентрация кислорода в воздухе. является стабильной, второй мост развивает постоянный сигнал небаланса U_bd. Колебания U_bd обусловлены только отклонениями напряжения питания, температуры и давления окружающей среды. Для измерения сигнала рабочего моста используется компенсационный метод, причем сигналом компенсации служит доля напряжения небаланса моста сравнения U_bd, снимаемая с реохорда, U_bc=a*U_bd где а изменяется от 0 до 1. Компенсация сигнала рабочего моста долей сигнала моста сравнения осуществляется автоматически.The shoulders of the second bridge R ₅ and R _{6 are} made of platinum wire, washed with air, and R ₆ , like R ₂ is between the poles of the false magnet. Resistors R ₇ and R _{8 are} made like R ₃ and R ₄ from manganin wire. Because the concentration of oxygen in the air. is stable, the second bridge develops a constant unbalance signal U _bd . The fluctuations of U _{bd are} caused only by deviations of the supply voltage, temperature and ambient pressure. To measure the signal of the working bridge, the compensation method is used, and the compensation signal is the proportion of the unbalance voltage of the comparison bridge U _bd , taken from the rechord, U _bc = a * U _bd where a varies from 0 to 1. Compensation of the signal of the working bridge by the shares of the signal of the comparison bridge is carried out automatically .

Недостатки: используется операционный усилитель, который не подходит для точного измерения величины из-за низкой чувствительности диапазона измерения. Реохорд находится в питающей диагонали второго моста, поэтому шунтирующее сопротивление выходной диагонали второго моста включено последовательно во входную цепь усилителя, что в свою очередь приводит к изменению сопротивления на входе усилителя в процессе измерения, что резко повышает нелинейность усиленного выходного сигнала и уменьшает чувствительность, а значит точность и воспроизводимость результатов измерения.Disadvantages: an operational amplifier is used, which is not suitable for accurate measurement of the value due to the low sensitivity of the measuring range. The rechord is located in the supply diagonal of the second bridge, therefore, the shunt resistance of the output diagonal of the second bridge is connected in series to the input circuit of the amplifier, which in turn leads to a change in the resistance at the input of the amplifier during the measurement, which sharply increases the nonlinearity of the amplified output signal and reduces sensitivity, which means accuracy and reproducibility of measurement results.

Известно устройство для измерения характеристик материала на движущемся конвейере, в частности толщины, массы, плотности, твердости, состава и так далее и уменьшения флуктуации импульсов после прохождения через вещество (патент US №3373286, опубл. 03.12.1968 г.). Устройство включает лучевой источник гамма-излучения, расположенный на одной стороне материала и детектор, расположенный с противоположной стороны для приема прошедшего через материал излучения. Материалом может служить любое твердое или сыпучее вещество. Детектор выполняет функцию преобразования интенсивности излучения в пропорциональный ей электрический сигнал. Влияние неустойчивых колебаний импульсов или рассеянного излучения на результат измерений компенсируется за счет использования в системе коллиматора, формирующего направленный поток излучения и установленного между источником излучения и контролируемым материалом.A device is known for measuring the characteristics of a material on a moving conveyor, in particular thickness, mass, density, hardness, composition, and so on, and for reducing the fluctuation of pulses after passing through a substance (US patent No. 3373286, publ. 03.12.1968). The device includes a gamma radiation source located on one side of the material and a detector located on the opposite side to receive radiation transmitted through the material. The material may be any solid or granular substance. The detector performs the function of converting the radiation intensity into an electrical signal proportional to it. The influence of unstable oscillations of pulses or scattered radiation on the measurement result is compensated by the use of a collimator in the system that generates a directed radiation flux and is installed between the radiation source and the controlled material.

Недостатком является неточность измерения характеристик вещества при одновременном нахождении на конвейерной ленте материала с различной плотностью и химическими свойствами и возможность измерения плотности только однокомпонентной среды.The disadvantage is the inaccuracy of measuring the characteristics of the substance while simultaneously on the conveyor belt of a material with different density and chemical properties and the possibility of measuring the density of only a single-component medium.

Известна система для измерения удельной массы материала на ленточном конвейере при помощи регистрации рассеянного материалом излучения (патент US №3361911, опубл. 01.02.1968 г.), принятая в качестве прототипа. Материал, находящийся на ленточном конвейере, облучают вертикальным потоком гамма-квантов от источника излучения, расположенного под лентой по центру конвейера, затем регистрируют рассеянное материалом гамма-излучение детектором, расположенным напротив источника, преобразуя интенсивность излучения в пропорциональный ей сигнал постоянного напряжения, которое подают на усилитель и далее к индикатору. Установка включает источник излучения с радиоизотопом Со⁶⁰, ленточный конвейер с нагруженным материалом, диафрагму, детектор излучения, усилитель и индикатор. Удельную массу контролируемого материала определяют по прямой зависимости от числа импульсов, испускаемых детекторами.A known system for measuring the specific gravity of a material on a conveyor belt by registering radiation scattered by a material (US patent No. 3361911, publ. 02/01/1968), adopted as a prototype. The material located on the conveyor belt is irradiated with a vertical gamma-ray stream from a radiation source located under the tape in the center of the conveyor, then the gamma radiation scattered by the material is recorded by a detector located opposite the source, converting the radiation intensity into a proportional constant voltage signal, which is applied to amplifier and further to the indicator. The installation includes a radiation source with a Co ⁶⁰ radioisotope, a conveyor belt with loaded material, a diaphragm, a radiation detector, an amplifier, and an indicator. The specific gravity of the controlled material is determined by a direct dependence on the number of pulses emitted by the detectors.

Недостаток - низкая точность за счет отсутствия возможности разделения потока на конвейере, имеющего различную плотность, то есть для получения точных физических характеристик необходима предварительная сепарация потока.The disadvantage is low accuracy due to the inability to separate the stream on a conveyor having a different density, that is, preliminary separation of the stream is necessary to obtain accurate physical characteristics.

Техническим результатом способа является повышение точности измерения плотности горной породы в составе горной массы при транспортировании ее ленточным конвейером.The technical result of the method is to increase the accuracy of measuring the density of the rock in the composition of the rock during transportation by a conveyor belt.

Техническим результатом системы является повышение точности измерения плотности горной породы в составе горной массы при транспортировании ее ленточным конвейером.The technical result of the system is to increase the accuracy of measuring the density of the rock in the composition of the rock during transportation by a belt conveyor.

Технический результат достигается тем, что в способе определения объемной плотности горной породы в составе горной массы, включающий облучение исследуемой горной массы потоком гамма-квантов источника излучения, регистрацию потоков гамма-излучения и определение объемной плотности с учетом интенсивностей потоков гамма-излучения, объемную плотность горной породы, размещенной на движущемся конвейере в составе горной массы, состоящей из полезного ископаемого и горной породы, определяют по разности сигналов постоянного напряжения, пропорциональных интенсивности прямого гамма-излучения, проходящего сквозь горную массу, и интенсивности рассеянного от фокуса гамма-излучения после взаимодействия с полезным ископаемым, при этом поток гамма-квантов источника излучения направляют вертикально вверх по продольной оси конвейера.The technical result is achieved by the fact that in the method for determining the bulk density of rock in the rock mass, comprising irradiating the studied rock mass with a gamma-ray flux of a radiation source, registering gamma-ray fluxes and determining the bulk density taking into account the intensities of gamma-ray fluxes, the bulk density of rock rocks placed on a moving conveyor in the rock mass, consisting of minerals and rocks, is determined by the difference of the DC voltage signals, prop tional intensity of direct gamma radiation passing through the rock mass, and intensity of scattered from the focal gamma radiation after interaction with the minerals, the flux of gamma-ray radiation source is directed vertically upwards along the longitudinal axis of the conveyor.

Технический результат достигается тем, что система для измерения плотности объемной плотности горной породы в составе горной массы, включающая источник излучения, детектор излучения, расположенный напротив него по вертикали, снабжена дополнительным детектором излучения, расположенным под углом к вертикальной оси в направлении интенсивности рассеянного от фокуса гамма-излучения после взаимодействия с полезным ископаемым, и вычислительным устройством обработки данных, выполненным в виде двухмостовой компенсационной измерительной схемы, в которой питающая диагональ рабочего моста соединена с первым детектором излучения, питающая диагональ компенсационного моста соединена с дополнительным детектором излучения, измерительные диагонали указанных мостов включены встречно, при этом первые вершины измерительных диагоналей соединены накоротко, а вторые вершины - через индикатор нуля соединены с входом релейного усилителя, который соединен с обмоткой реверсивного двигателя, вал которого механически соединен с реохордом, расположенным между двумя сопротивлениями компенсационного моста, и шкалой измерений.The technical result is achieved by the fact that the system for measuring the density of bulk density of rock in the rock mass, including a radiation source, a radiation detector located opposite it vertically, is equipped with an additional radiation detector located at an angle to the vertical axis in the direction of the intensity of the gamma scattered from the focus -radiation after interaction with a mineral, and a computing device for data processing, made in the form of a two-bridge compensation measurement with in which the supply diagonal of the working bridge is connected to the first radiation detector, the supply diagonal of the compensation bridge is connected to an additional radiation detector, the measuring diagonals of these bridges are turned on, the first vertices of the measuring diagonals are short-circuited, and the second vertices are connected to the input via a zero indicator a relay amplifier, which is connected to the winding of a reversing motor, the shaft of which is mechanically connected to a rechord, located between two resistance ensatsionnogo bridge, and measurement scale.

На фиг.1 представлена схема способа. Способ осуществляют следующим образом. Поток горной массы 5, размещенной на движущемся конвейере 6 и состоящей из полезного ископаемого и горной породы, например, каменного угля и горной породы или железной руды и горной породы, облучают потоком гамма-квантов источника излучения 1, расположенного под конвейером 6 по его продольной оси. При этом поток гамма-квантов источника излучения 1 направляют вертикально вверх по продольной оси конвейера 6 перпендикулярно потоку горной массы 5. Детектором 2 регистрируют интенсивность прямого гамма-излучения, проходящего сквозь горную массу 5, движущуюся на ленточном конвейере 6, по ее продольной оси. Детектором 3 регистрируют интенсивность рассеянного от фокуса гамма-излучения после взаимодействия с полезным ископаемым, например, углем или железной рудой. Объемную плотность горной породы определяют с учетом интенсивностей потоков гамма-излучения, а именно как разность сигналов постоянного напряжения, пропорциональных измеренным детекторами 2 и 3 интенсивностей гамма-излучений в вычислительном устройстве 4.Figure 1 presents the diagram of the method. The method is as follows. The stream of rock 5, placed on a moving conveyor 6 and consisting of minerals and rocks, for example, coal and rock or iron ore and rock, is irradiated with a gamma-ray stream of radiation source 1 located under the conveyor 6 along its longitudinal axis . In this case, the gamma-ray flux of the radiation source 1 is directed vertically upward along the longitudinal axis of the conveyor 6 perpendicular to the rock mass 5. The detector 2 records the intensity of direct gamma radiation passing through the rock mass 5 moving on the conveyor belt 6 along its longitudinal axis. The detector 3 records the intensity of gamma radiation scattered from the focus after interacting with minerals, such as coal or iron ore. The bulk density of the rock is determined taking into account the intensities of the gamma radiation fluxes, namely, as the difference of the DC voltage signals proportional to the gamma radiation intensities 2 and 3 measured in the computing device 4.

Способ осуществляют следующим образом. Суммарный многокомпонентный поток горной массы 5, состоящей из полезного ископаемого, например, угля или железной руды, и горной породы и перемещаемый конвейером 6, облучается узким пучком гамма-квантов, испускаемых из источника излучения 1 радионуклидом Cs-137 с энергией гамма-кванта 662 кэВ (фиг.1). Пучок направлен перпендикулярно потоку по продольной оси конвейера 6. Луч взаимодействует с горной массой 5 на конвейере 6. При этом происходит ослабление потока квантов в узком пучке, проходящего через горную массу 5, за счет фотоэлектрического поглощения квантов и выхода квантов из узкого пучка при комптоновском рассеянии. Таким образом, при взаимодействии с потоком горной массы 5 на конвейере 6 пучок излучения преобразуется в две составляющие: прямое и рассеянное γ-излучение. Прямое излучение пронизывает продольное сечение потока горной массы 5 на конвейере 6, и степень его ослабления дает информацию об общем потоке горной массы 5, например, угле или железной руды и горной породы на конвейере 6. Регистрация прямого излучения происходит в детекторе 2, установленном напротив источнику 1 гамма излучения по вертикали.The method is as follows. The total multicomponent stream of rock mass 5, consisting of minerals, such as coal or iron ore, and rock and transported by conveyor 6, is irradiated with a narrow beam of gamma rays emitted from radiation source 1 by a Cs-137 radionuclide with an energy of 662 keV gamma quantum (figure 1). The beam is directed perpendicular to the flow along the longitudinal axis of conveyor 6. The beam interacts with rock mass 5 on conveyor 6. In this case, the flow of quanta in a narrow beam passing through rock mass 5 is attenuated due to photoelectric absorption of quanta and the exit of quanta from a narrow beam during Compton scattering . Thus, when interacting with the flow of rock mass 5 on the conveyor 6, the radiation beam is converted into two components: direct and scattered γ-radiation. Direct radiation penetrates the longitudinal section of the stream of rock 5 on the conveyor 6, and the degree of attenuation gives information about the total stream of rock 5, for example, coal or iron ore and rock on the conveyor 6. Registration of direct radiation occurs in the detector 2 mounted opposite the source 1 gamma radiation vertically.

При транспортировании потока горной массы 5 по ленточному конвейеру 6 ввиду того, что куски горной породы обладают большей в несколько раз плотностью и размерами в сравнении с полезным ископаемым, они подвергаются «стесненному падению» и с течением определенного времени оказываются в нижнем слое транспортируемого грузопотока, а полезное ископаемое - в верхней. При этом по сечению потока горной массы 5 горная порода занимает меньшую в несколько раз площадь в сравнении с полезным ископаемым, как видно из фиг.1. В связи с этим первичное излучение при взаимодействии с потоком горной массы 5 будет претерпевать максимальное рассеяние в точке поперечного сечения потока горной массы 5 занятой полезным ископаемым, например, углем или железной рудой, или в так называемом фокусе излучения. Фокус излучения системы - точка, в которой пересекаются или фокусируются продолжения первоначально параллельных лучей после прохождения через рассеивающую среду. При этом по сечению горной массы 5 может быть несколько фокусов, образованных различными веществами горной массы 5 и собранных в фокальную поверхность.When transporting the stream of rock mass 5 along the conveyor belt 6, due to the fact that pieces of rock have several times greater density and size in comparison with minerals, they undergo a “constrained fall” and over time appear in the lower layer of the transported cargo flow, and Mineral - at the top. Moreover, over the cross section of the flow of rock mass 5, the rock occupies a several-fold smaller area in comparison with minerals, as can be seen from figure 1. In this regard, the primary radiation when interacting with the stream of rock mass 5 will undergo maximum scattering at the cross-sectional point of the stream of rock mass 5 occupied by minerals, for example, coal or iron ore, or in the so-called focus of radiation. The radiation focus of the system is the point at which the extensions of the initially parallel rays intersect or focus after passing through the scattering medium. In this case, over the cross section of the rock mass 5 there can be several tricks formed by various substances of the rock mass 5 and assembled into a focal surface.

Для повышения точности измерений целесообразно регистрировать рассеянное γ-излучение непосредственно от полезного ископаемого, например угля или железной руды, так как по количеству его много больше, чем горной породы. Регистрация рассеянного излучения производится детектором 3, направленного в сторону фокуса рассеянного излучения в полезном ископаемом, например в угле или железной руде. Угол поворота детектора 3 в пространстве подбирают экспериментально и зависит от расположения точки максимального измерительного сигнала.To increase the accuracy of measurements, it is advisable to record the scattered γ-radiation directly from a mineral, such as coal or iron ore, since its quantity is much larger than rock. Registration of scattered radiation is carried out by the detector 3, directed towards the focus of the scattered radiation in a mineral, for example in coal or iron ore. The angle of rotation of the detector 3 in space is selected experimentally and depends on the location of the point of the maximum measuring signal.

Регистрация потоков гамма-квантов прямого и рассеянного излучений в детекторах 2 и 3 соответственно осуществляют с использованием сцинтилляционного детектора 8 согласно фиг.2, в которых происходит формирование спектрометрических сигналов, амплитуда которых пропорциональна энергии зарегистрированных квантов. Энергии зарегистрированных прямых и рассеянных квантов лежат в двух различных диапазонах. Поток гамма-излучения от источника 1, прошедший через горную массу 5, преобразуют в фотоэлектронном умножителе 9 в электрический сигнал: импульсы переменной амплитуды и длительности.The registration of gamma-ray fluxes of direct and scattered radiation in detectors 2 and 3, respectively, is carried out using a scintillation detector 8 according to FIG. 2, in which spectrometric signals are generated, the amplitude of which is proportional to the energy of the recorded quanta. The energies of the recorded direct and scattered quanta lie in two different ranges. The gamma radiation flux from the source 1, passed through the rock mass 5, is converted in the photoelectronic multiplier 9 into an electrical signal: pulses of variable amplitude and duration.

При подаче действующих значений напряжений от детекторов 2 и 3 прямого и рассеянного излучений в измерительную схему получаем разность напряжений U₁ и U₂:When applying the actual voltage values from the detectors 2 and 3 of direct and scattered radiation to the measuring circuit, we obtain the voltage difference U ₁ and U ₂ :

ΔU=U₁-U₂ ΔU = U ₁ -U ₂

По значению ΔU получают значение объемной плотности горной породы на предварительно отградуированной в единицах плотности шкале измерений.Using the ΔU value, the bulk density of the rock is obtained on a measurement scale pre-calibrated in density units.

На фиг.1 представлена схематично система для измерения объемной плотности горной породы, на фиг.2 - составные блоки детектора излучения 2 и 3, на фиг.3 - вычислительное устройство 4 или двухмостовая компенсационная измерительная схема.Figure 1 shows schematically a system for measuring bulk density of rock, figure 2 - the components of the radiation detector 2 and 3, figure 3 - computing device 4 or two-bridge compensation measuring circuit.

Система состоит из источника гамма-излучения 1, детекторов излучения 2, 3 и вычислительного устройства 4 обработки данных, выполненном в виде двухмостовой компенсационной измерительной схемы. Детектор 2 расположен вертикально по продольной оси конвейера 5, строго напротив источника излучения 1, а детектор 3 - под углом к вертикальной оси в направлении интенсивности рассеянного от фокуса гамма-излучения после взаимодействия с полезным ископаемым, например, углем или железной рудой.The system consists of a gamma radiation source 1, radiation detectors 2, 3 and a computing device 4 for data processing, made in the form of a two-bridge compensation measuring circuit. The detector 2 is located vertically along the longitudinal axis of the conveyor 5, exactly opposite the radiation source 1, and the detector 3 is at an angle to the vertical axis in the direction of the intensity of the gamma radiation scattered from the focus after interaction with minerals, for example, coal or iron ore.

Источник излучения представлен в виде защитного коллимирующего устройства для формирования узкого пучка излучения радионуклида Cs-137 в области энергий 0,662 МэВ.The radiation source is presented in the form of a protective collimating device for the formation of a narrow radiation beam of the Cs-137 radionuclide in the energy region of 0.662 MeV.

В состав детектора излучения входят коллиматор 7, сцинтилляционный детектор 8 типа СДН-71 типоразмера ⌀ 30×63 мм, фотоэлектронный умножитель 9 типа ФЭУ-115(ФЭУ-115М), интегрирующий усилитель 10, компаратор 11, счетчик 12, генератор тактовых импульсов 13, цифроаналоговый преобразователь 14 и высоковольтный источник питания 15. (Фиг.2) Коллиматор 7 служит для получения параллельных пучков лучей, прошедших через контролируемую среду. Сцинтилляционный детектор 8 собран на основе сцинтилляционного кристалла NaJ(Tl), и служит для преобразования интенсивности гамма-квантов в импульсы светового излучения определенной интенсивности в зависимости от их энергии. ФЭУ 9 служит для преобразования энергии световой вспышки в электрический импульс. Интегрирующий усилитель 10 предназначен для усиления сигнала с выхода ФЭУ 9.The radiation detector includes a collimator 7, a scintillation detector 8 of type SDN-71, size ⌀ 30 × 63 mm, a photomultiplier tube of type 9 ФЭУ-115 (ФЭУ-115М), an integrating amplifier 10, a comparator 11, a counter 12, a clock generator 13, digital-to-analog Converter 14 and a high-voltage power source 15. (Figure 2) The collimator 7 is used to receive parallel beams of rays that have passed through a controlled environment. The scintillation detector 8 is assembled on the basis of the NaJ (Tl) scintillation crystal, and serves to convert the intensity of gamma rays into light pulses of a certain intensity depending on their energy. PMT 9 is used to convert the energy of a light flash into an electrical pulse. Integrating amplifier 10 is designed to amplify the signal from the output of the PMT 9.

Компаратор 11, предназначен для дискриминации сигналов с выхода интегрирующего усилителя 10. Для детектора 2 прямого излучения производится дискриминация импульсов, соответствующих энергиям гамма-квантов меньшим 300 кэВ, а для детекторов 3 рассеянного излучения - импульсов, соответствующих энергиям гамма-квантов превышающим 300 кэВ. Импульсы с выхода компаратора 11 подсчитываются счетчиком 12, после чего подаются на цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 14, где преобразуются в аналоговый сигнал постоянного напряжения. Генератор тактовых импульсов 13 подключен к счетчику 12 и ЦАП 14 и предназначен для точного измерения временных интервалов и формирования интервалов «счет» и «пауза» на основе кварцевого резонатора Q2 частотой 18.432 МГц. Питание детекторов 2 и 3 осуществляют регулируемым в диапазоне 1000-1500 В напряжением от высоковольтного источника питания 15, при токе потребления, не более 0,1 мА.The comparator 11 is designed to discriminate signals from the output of the integrating amplifier 10. For direct radiation detector 2, pulses corresponding to gamma-ray energies less than 300 keV are discriminated, and for scattered radiation detectors 3, pulses corresponding to gamma-ray energies exceeding 300 keV are discriminated. The pulses from the output of the comparator 11 are counted by the counter 12, and then fed to a digital-to-analog converter (DAC) 14, where they are converted into an analog DC voltage signal. The clock generator 13 is connected to the counter 12 and the DAC 14 and is designed for accurate measurement of time intervals and the formation of the intervals "count" and "pause" based on the quartz resonator Q2 with a frequency of 18.432 MHz. The power of the detectors 2 and 3 is carried out regulated in the range of 1000-1500 V voltage from a high voltage power source 15, with a current consumption of not more than 0.1 mA.

Вычислительное устройство 4 представлено в виде двухмостовой компенсационной измерительной схемы и служит для обработки данных с выходов детекторов 2, 3, в частности, для осуществления индикации на шкале измерений разности напряжений от детекторов 2 и 3.Computing device 4 is presented in the form of a two-bridge compensation measuring circuit and is used to process data from the outputs of detectors 2, 3, in particular, to indicate on the measurement scale the voltage difference from detectors 2 and 3.

В состав вычислительного устройства входят (фиг.3): рабочий и компенсационный мосты M1 и М2 соответственно с постоянными сопротивлениями R₁-R₆ и реохордом R₇₈, индикатор нуля R_Э, релейный усилитель V, реверсивный двигатель М, и шкала измерений Ш.The composition of the computing device includes (Fig. 3): working and compensation bridges M1 and M2, respectively, with constant resistances R ₁ -R ₆ and reochord R ₇₈ , zero indicator R _E , relay amplifier V, reversible motor M, and measuring scale W.

Система работает следующим образом: суммарный многокомпонентный поток горной массы 5, состоящий из полезного ископаемого, например, угля или железной руды, и горной породы и перемещаемый ленточным конвейером, облучается узким пучком гамма-квантов, испускаемых от источника гамма-излучения 1 (рис.1). Пучок направлен вертикально вверх по продольной оси конвейера 6. После взаимодействия с горной массой 5 прямое гамма-излучение регистрируется детектором 2, а рассеянное гамма-излучение после взаимодействия с потоком полезного ископаемого, например, углем или железной рудой, - детектором 3.The system works as follows: the total multicomponent stream of rock mass 5, consisting of minerals, such as coal or iron ore, and rock and transported by a conveyor belt, is irradiated with a narrow beam of gamma rays emitted from gamma radiation source 1 (Fig. 1 ) The beam is directed vertically upward along the longitudinal axis of conveyor 6. After interacting with the rock mass 5, direct gamma radiation is detected by detector 2, and scattered gamma radiation after interaction with a mineral stream, for example, coal or iron ore, is detected by detector 3.

Детекторы излучения 2, 3 работают в счетном режиме и преобразуют каждые кванты, попавшие в виде вспышек света на фотоэлектронных умножителях 9 в импульсы напряжения. Затем, попадая в интегрирующие усилители 10, импульсы усиливаются и подаются к компараторам 11, где дискриминируются по мощности в зависимости от вида излучения и преобразуются в цифровой код, который поступает в счетчик 12 для подсчета полученных импульсов. С выхода счетчиков 12 подсчитанные импульсы поступают на ЦАП 14, где преобразуются в аналоговый сигнал постоянного напряжения. Таким образом, детектор 2 осуществляет преобразование интенсивности квантов прямого излучения в напряжение U₁, а детектор 3 - преобразование интенсивности квантов рассеянного излучения в напряжение U₂. Сигнал U₁, пропорциональный значению объемной плотности всего потока горной массы 5 и сигнал U₂, пропорциональный значению объемной плотности полезного ископаемого, например, угля или железной руды, подают на вычислительное устройство 4 к питающим диагоналям рабочего и компенсационного мостов M1 и М2 соответственно.Radiation detectors 2, 3 operate in a counting mode and convert every quanta that fall in the form of flashes of light on a photomultiplier tube 9 into voltage pulses. Then, getting into the integrating amplifiers 10, the pulses are amplified and fed to the comparators 11, where they are discriminated by power depending on the type of radiation and converted into a digital code, which enters the counter 12 to count the received pulses. From the output of the counters 12, the counted pulses are fed to the DAC 14, where they are converted into an analog DC voltage signal. Thus, detector 2 converts the intensity of direct radiation quanta into voltage U ₁ , and detector 3 converts the intensity of quantized scattered radiation into voltage U ₂ . The signal U ₁ proportional to the value of the bulk density of the whole stream of rock mass 5 and the signal U ₂ proportional to the value of the bulk density of a mineral, such as coal or iron ore, are fed to the computing device 4 to the supply diagonals of the working and compensation bridges M1 and M2, respectively.

Первые вершины измерительных диагоналей мостов M1 и М2 соединены накоротко, а вторые - через индикатор нуля R_Э, который является нулевым органом и поддерживает четырехканальный диапазон чувствительности системы к изменению напряжения между мостами. Индикатор нуля R₃ подключен к входу релейного усилителя V, который в свою очередь управляет обмоткой реверсивного двигателя М. Вал двигателя М механически соединен с реохордом R₇₈ и шкалой измерений Ш.The first vertices of the measuring diagonals of the bridges M1 and M2 are short-circuited, and the second through the zero indicator R _E , which is the zero organ and supports the four-channel range of sensitivity of the system to voltage changes between the bridges. The zero indicator R _{3 is} connected to the input of the relay amplifier V, which in turn controls the winding of the reversing motor M. The motor shaft M is mechanically connected to the rechord R ₇₈ and the measuring scale W.

Схемы измерительных диагоналей мостов M1 и M2 включены встречно. Таким образом, сигналы напряжений U₁ и U₂ в измерительных диагоналях мостов M1 и М2 имеют разные знаки, что обеспечивает разность напряжений на индикаторе нуля R_Э, равную:Diagrams of the measuring diagonals of the bridges M1 and M2 are included in the opposite direction. Thus, the voltage signals U ₁ and U ₂ in the measuring diagonals of the bridges M1 and M2 have different signs, which provides a voltage difference on the zero indicator R _E equal to:

ΔU=U₁-U₂ ΔU = U ₁ -U ₂

От индикатора нуля R_Э разность напряжений поступает на вход релейного усилителя V с малой зоной нечувствительности, после чего усиливается и поступает на управляющую обмотку реверсивного двигателя М, заставляя последний вращаться. Двигатель М в свою очередь перемещает контакт реохорда R₇₈ и уравновешивает систему таким образом, чтобы падение напряжения, протекающее через индикатор нуля R_Э, стало равным нулю.From the zero indicator R _E, the voltage difference is fed to the input of the relay amplifier V with a small deadband, after which it is amplified and fed to the control winding of the reversing motor M, forcing the latter to rotate. The motor M, in turn, moves the contact of the rechord R ₇₈ and balances the system so that the voltage drop flowing through the zero indicator R _E becomes equal to zero.

Таким образом, большая часть напряжения измерительной диагонали моста М2 оказывается скомпенсированной падением напряжения на реохорде R₇₈. Одновременно с передвижением контакта реохорда R₇₈ происходит передвижение стрелки шкалы измерений Ш на угол φ. Значение объемной плотности горной породы, свободной от погрешностей, генерируемых посторонними компонентами, получают на предварительно отградуированной шкале Ш. Второстепенные сигналы при этом компенсируют.Thus, most of the voltage of the measuring diagonal of the M2 bridge is compensated by the voltage drop at the R ₇₈ rechord. Simultaneously with the movement of the rechord contact R ₇₈ , the arrow of the measuring scale III moves by the angle φ. The value of the bulk density of the rock, free from errors generated by extraneous components, is obtained on a pre-calibrated scale W. The secondary signals are compensated.

Claims

1. The method of determining the bulk density of the rock in the rock mass, comprising irradiating the studied rock mass with a gamma-ray flux of a radiation source, recording gamma-ray fluxes and determining the bulk density taking into account the intensities of gamma-ray fluxes, characterized in that the bulk density of the rock placed on a moving conveyor in the composition of the rock mass, consisting of minerals and rocks, is determined by the difference between the DC voltage signals proportionally intensively direct gamma radiation passing through the rock mass and the intensity of gamma radiation scattered from the focus after interacting with the mineral, while the gamma ray flux of the radiation source is directed vertically up the longitudinal axis of the conveyor.

2. A system for measuring the density of bulk density of rock in the rock mass, including a radiation source, a radiation detector located vertically opposite it, characterized in that it is equipped with an additional radiation detector located at an angle to the vertical axis in the direction of intensity scattered from the focus gamma radiation after interacting with a mineral, and a computing device for data processing, made in the form of a two-bridge compensation measuring circuit, in which the melting diagonal of the working bridge is connected to the first radiation detector, the feeding diagonal of the compensation bridge is connected to the additional radiation detector, the measuring diagonals of these bridges are turned on, the first vertices of the measuring diagonals are short-circuited, and the second vertices are connected through the zero indicator to the input of the relay amplifier, which connected to the winding of a reversible motor, the shaft of which is mechanically connected to a rechord, located between two resistances of the compensation hundred, and a scale of measurements.