Файл: Постников В.И. Исследование и контроль износа машин методом поверхностной активации.pdf

источнику излучения в машине значительно ближе, чем громозд­ кие блоки газоразрядных счетчиков, что обеспечивает лучшую' геометрию измерения. В сопоставимых условиях сцинтилляционный датчик на базе кристалла "Nal (Т1) размером 40X40мм при толщине экранирующей стенки 35-^-40 мм практически позволяет получить увеличение скорости счета в б—7 раз посравнению с блоком из 10 счетчиков и в 3—4 раза по сравнению с блоком из 18 счетчиков.

Увеличивать количество счетчиков в блоке для достижения эффективности, эквивалентной сцинтилляционному датчику, практически нецелесообразно. Рациональное число счетчиков в блоке—в пределах 12—18.

износа, за отказ можно принять момент, когда отклонение ско­ рости счета от эталонного источника при неизменных условиях и режимах измерения превышает допустимый предел. Поэтому большое влияние на надежность детектора на основе счетчиков Гейгера — Мюллера оказывают необратимые процессы, проис­ ходящие в процессе газового разряда, и, в частности, диссоциа­ ция молекул газа — наполнителя. Срок службы счетчика огра­ ничивается величиной порядка ГО10 имп. Опыт показывает, что> счетная характеристика счетчиков начинает ухудшаться многораньше и на практике счетчик свыше 108 имп не выдерживает. При измерениях износа загрузка счетчика не превышает 200—

качество контактов колпачков счетчика, особенности конструк­ ции, условия эксплуатации и т. п. Надежность датчика вслед­ ствие этих случайных величин снижается с увеличением числа счетчиков в блоке. Стабильность блока газоразрядных счетчи­ ков зависит от стабильности подаваемого напряжения. Однако

то составляет 200 в, а наклон 0,075%-в. Используя режим пи­ тания в пределах плато, можно существенно снижать требова­ ния к стабильности высокого напряжения.

Сцинтилляционные счетчики вследствие сложной процедуры преобразования результата первичного воздействия у-кванта отличаются значительно большей нестабильностью. Нестабиль­ ность сцинтилляционных датчиков обусловлена главным обра­ зом фотоэлектронным умножителем. При работе сцинтилля-

89

•циомного датчика могут наблюдаться» три основных вида •нестабильности, обусловленные ФЭУ: 1) изменение скорости счета на 15—20% в период выхода на стационарный режим; 2) нестабильность на стационарном режиме, состоящая в ста­ тистически распределенной во времени флуктуации коэффи­ циента усиления ФЭУ; 3) нестабильность на стационарном режиме, состоящая в систематическом уменьшении скорости счета в течение всего периода испытания. Для выяснения этой' нестабильности следует проводить эталонирование, периодиче­ ски измерять скорость счета за достаточно длительный интервал времени (10—\Ъмин).

3. Некоторые виды конструкций датчиков у-излучения

Для исследования износа и сравнительной эксперименталь­ ной оценки служебных свойств спроектированы, изготовлены и использованы различные датчики у-излучения на основе счет­ чиков типа ВС и сцинтилляционных детекторов.

На рис. 24 показана конструкция блока газоразрядных счет­ чиков в прямоугольной компоновке пакета счетчиков. Такая конструкция при исследовании износа характеризуется наи­ большей универсальностью. Блок счетчиков включает 18 счетчи­ ков типа ВС-4 (допустима замена на счетчики типа МС-4). Применена четырехрядная компоновка на 5—6 счетчиков в ряд, позволяющая получить рациональное сочетание эффективности,

Все счетчики в блоке включены параллельно. В корпусе преду- •смотрено гнездо для установки эталонного источника у-излу­ чения.

На рис. 25 показана конструкция сцинтилляционного датчи­ ка. При разработке конструкции в качестве базового приняли •сцинтилляционный датчик, используемый в комплекте УСД-1. Конструкция предусматривает сменные насадки, обеспечиваю­ щие возможность установки кристаллов размером 40X40 и 63x63 мм. В датчике использован в качестве детектора излу­ чения кристалл Nal (Т1). При установке кристалла размером 40X40 мм в датчик устанавливают ФЭУ-13 и цилиндрическую насадку на корпус. При использовании кристалла размером 63X63 мм используют насадку с раструбом и фотоумножитель типа ФЭУ-56. В обоих случаях при сборке датчика следует тщательно очистить сопрягаемые окна ФЭУ- и кристалл ватным тампоном, смазать 2—3 каплями оптически чистого вазелино­ вого масла, проверить прилегание кристалла по масляному отпечатку и, вторично установив кристалл, закрепить прижим­ ной гайкой. При неравномерном прилегании выровнять ФЭУ в панели при помощи легкого покачивания. Не допускать усилий

'-90

при креплении накидной гайки во избежание трещин в ФЭУ и кристалле. Для передачи сигнала следует использовать высоко­ частотные кабели с волновым сопротивлением 50—200 ом. Высокочастотный кабель в этом случае следует нагрузить на сопротивление, равное волновому.

§ 2: СТРУКТУРНЫЕ КОМПЛЕКТЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ

Комплект измерительной аппаратуры предназначен для пре­ образования, регистрации и документирования информации в процессе исследования износа. Кроме датчиков излучения в комплект входят блоки питания, приборы для селекции и счета импульсов, регистрирующие устройства. Структура схемы и параметры входящих в нее элементов в значительной степени зависят от вида используемого датчика.

1. Комплекты приборов для работы с блоком счетчиков

Эта группа комплектов наиболее проста в эксплуатации и дешева. Структурные схемы комплекта включают: 1) датчик у-излучения; 2) пересчетный прибор; 3) регистрирующее устройство; 4) стабилизированный высоковольтный блок пи­ тания.

Комплект предназначен для интегральных измерений ско­ рости счета. Наличие устойчивого протяженного плато на счет­ ной характеристике счетчиков позволяет существенно снизить требования к стабильности высоковольтного питания и снизить потребляемую мощность. Это позволяет применять простые системы стабилизации. Для использования в этих схемах при­ годно большинство стабилизированных высоковольтных источ­ ников питания. В частности, в настоящей работе с успехом использованы блоки питания типа ВСЭ-2500, ВСВ-2; можно использовать блоки типа «Орех», ВСМ, СВК (для галогенных счетчиков), ВВС, а также блоки, встроенные в приборы Б-2, «Флокс», «Фиалка» и др.

0,075% -в является вполне приемлемой и не приводит к значи­

позволяет автоматизировать процедуру измерения, документи­ ровать информацию без участия оператора и в 1,5—2 раза уве-

92

личить объем статистического материала, получаемого в про­ цессе эксперимента. Из приборов, выпускаемых в настоящее время промышленностью для использования в сочетании с блоком газоразрядных счетчиков, наиболее удобен комплект радиометра ПП-8, включающий .пересчетный прибор ПСТ-100, высоковольтный стабилизированный выпрямитель ВСВ-2 и блок УГС, используемый в датчике.

2. Комплекты приборов для работы со сцинтилляционными

датчиками

Основное преимущество сцинтилляционных датчиков — про­ порциональность амплитуды импульса энергии у-кванта, вызвавшего этот импульс. Это свойство позволяет осуществлять амплитудную селекцию импульсов и регистрировать лишь импульсы, вызванные у-квантами определенной энергии. По­ этому отличительная особенность схем, предназначенных для работы со сцинтилляционными датчиками, — в наличии устрой­ ства для селекции импульсов с датчика. Такими устройствами являются дискриминаторы. Структурная схема комплекта при­ боров включает: 1) сцинтилляционный датчик; 2) линейный усилитель; 3) дискриминатор; 4) пересчетный прибор; 5) ре­ гистратор; 6) стабилизированный высоковольтный блок питания.

Необходимый комплект приборов можно подобрать на осно­ ве серийной отечественной аппаратуры. В частности, в приве­ денном комплекте можно использовать усилители типа УШ-10, УИС-2. С линейного усилителя спектр усиленных импульсов подают на вход дискриминатора. Различают два вида дискри­ минаторов: интегральные и дифференциальные. Интегральные .

.дискриминаторы позволяют выделить из спектра импульсов ту часть импульсов, амплитуда которых превышает некоторое за­ данное пороговое значение.

При исследовании износа использовали интегральные дис­ криминаторы типа ИД-2 и «Крыжовник». Дифференциальные

.дискриминаторы создают возможность отобрать из имеющегося

В качестве дифференциального дискриминатора при работе с

некоторых случаях исключать из схемы усилитель как отдель­ ный блок. После отбора импульсов в дискриминаторе послед­ ние преобразуются в прямоугольные импульсы стандартной .. амплитуды и подаются на вход пересчетного прибора.

Для счета импульсов можно использовать различные пере­ учетные приборы. В частности, вполне пригодны пересчетные

93