[实用新型]核子频域水分－密度联用测试仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种核子频域水分-密度联用测试仪，用于土建施工中对公路、铁路路基或水利、水电等大坝或市政建基的土层密度及含水量的测试。

背景技术

公路、铁路、水利、水电及市政工程建设均需要对土层采用碾压施工，土层的密度及含水量是工程施工质量的重要控制指标，因此必须对碾压后的土壤、石砾料或尚未固化的混凝土密实度及含水量进行检测。传统的环刀取土样，随后称重、灌沙灌水等陈旧的测试方法已被逐步废弃。新开发的核子水分-密度测试仪采用γ-放射源¹³⁷Cs和中子放射源²⁴¹Am-Be实现对密度和水分的同步检测，利用物质对于γ-射线的质量吸收原理进行密度测量，利用水中氢元素具有使快中子慢化成慢中子的原理，通过测量中子放射源中慢中子的量来测定氢元素进而计算出物质内的水分含量，具有快速、准确、无损的测试功能。通常，γ-放射源¹³⁷Cs的放射性活度为8～10mci(2.7E8 Bq)，被列入V类放射源，属极低危险源；中子射线²⁴¹Am-Be的放射性活度一般为50mci(1.85E9 Bq)，被列为IV类放射源，属低危险源。国家环保局依据毒性、能量、强度等各项指标制定的各类放射源的管理级别中，IV类放射源与放射性活度较高的II、III类属同一管理级别，V类放射源列为低一管理级别。可见，中子放射源²⁴¹Am-Be放射性活度较高，对仪器操作人员和周围人群有可能造成较大的危害，因此该仪器的管理制度十分繁琐，运输要求也很严格，使得该项技术的推广、应用受到很大的限制。加之我国中子源²⁴¹Am-Be的原材料镅(Am)紧缺，进口又十分困难，国内该仪器现处于停产状态。

发明内容

针对目前核子水分-密度仪的中子测水机构所使用的IV类放射源²⁴¹Am-Be中子源毒性较大，有可能危害人体健康及造成环境污染的痹端，本实用新型的目的是提供一种土层水分-密度联用仪，避免使用中子²⁴¹Am-Be放射源，尽量减小射线对人体及周围环境的不良影响。

本实用新型核子频域水分-密度联用测试仪含有机座、显示面板和CPU集成电路板，机座一侧设有纵向导杆和可升降的源杆，源杆通过把手与导杆活动连接，它的下端装有γ-放射源，机座另一侧的底部设有接收γ-射线的γ-探测器；机座还设有频域水分探测头和压杆组件，所说的水分探测头由电极、高频电流发生器及电流输出接口组成，压杆组件含压杆和压力块，压杆的一端铰接在机座上，压力块通过压杆可推动水分测量探头向下运动；γ-探测器及高频电流发生器的电流输出接口与CPU集成电路通过导线相连接。

压杆的铰接端为可卸的拉扣。

当源杆向下插入土层内的探测位置时，γ-射线穿透被测土层后被探测器接收，探测器测得的计数率随土层密度而变化，其信号经仪器电子线路采集及微处理器运算后，通过显示屏显示所测密度值。本仪器同时还可操作压杆，将水分探测头下移，使电极伸入被测的土层中，土中的水分使电极之间形成回路，此时，高频电流发生器产生一定频域的电流信号，电流信号与土层含水量存在一定关系，根据事先存入的标定曲线，可将仪器测得的高频电流转换为所需测量的含水量值。测量的密度值信号和含水量信号输入仪器内部线路的微处理器，即可进行干容重、含水率、压实度等其他土力学参数的运算，并最终由仪器的显示面板显示所有数据。

综上所述，本仪器同时设有测试密度的γ-探测机构和测试水分的频域探测机构，两者与仪器内部微处理器相结合，提供多项参数的测试，实现了土层密实度和含水量的同步检测，一机多能，可以即时直读被测介质的湿密度、干密度数据，使用方便。频域法测量含水量的方法简便，利用一定频域的高频电流信号进行介质含水量快速测量，测量精度高(精确标定后精度可达2％)。使用本仪器测试水分和密度，使放射性类别大大降低，由原来的IV类、V类放射源并用，降低为仅用V类放射源，不仅避免IV类放射性中子源²⁴¹Am-Be对测试人员及周围环境的影响，而且因无需采用昂贵的镅材料，使检测成本大大降低。

附图说明

图1是核子频域水分-密度联用测试仪的结构示意图。

图2是频域水分测量探头的结构示意图。

图3是图2的A向视图。

图4是本仪器基本电子线路框图。