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

приборы типов ПСТ-100, ГШ-12, ПП-15, ПП-9 и др. Предпочте­ ние следует отдавать приборам с лучшими временными харак­ теристиками. При работе со сцинтилляционными датчиками важ­ ное значение имеет стабилизированный высоковольтный блок питания. Отметим, что высоковольтные блоки, предназначенные

Поэтому следует использовать приборы, специально предназна­ ченные для работы со сцинтилляционными датчиками. В част­ ности, по мощности вполне пригодны высоковольтные стабили­

При измерениях износа в цеховых условиях наиболее целесо­ образно применять высоковольтный стабилизированный выпря­ митель типа ВС-22, для которого мгновенная нестабильность, напряжения после 1 ч прогрева при изменении напряжения в сети на ± 1 0 % — не более 0,02%.

Другие типы высоковольтных стабилизированных выпрями­ телей следует применять в сочетании с феррорезонансиыми стабилизаторами напряжения сети, например типов С-0,9, С-0,5.

Регистрирующее устройство предназначено для автоматиза­ ции процесса контроля посредством документирования инфор­ мации без участия оператора. Это позволит обеспечить непре­ рывный круглосуточный контроль за изнашиванием объекта исследования без участия оператора, что приводит к макси­ мальному коэффициенту использования фонда времени, пло­ щадей и оборудования испытательных станций и эксперимен­ тальных цехов, в 1,5—2 раза увеличивает объем статистической информации в процессе испытаний. Из известных устройств в качестве регистраторов можно использовать цифропечатающие машинки, шлейфовые осциллографы, устройства для записи на магнитную ленту, самопишущие потенциометры. .

Наиболее приемлемым регистрирующим устройством для автоматизации процесса контроля износа являются цифропеча­ тающие системы. Однако при существующей дефицитности этих систем, увеличении в 2—3 раза стоимости измерительной аппа­ ратуры и т. п. создалась ситуация, когда регистратор вообще отсутствует в схеме, информацию считывает оператор дискретно по декатронам пересчетного прибора и вручную заносит в журнал. Такая система в некоторых случаях вполне приемлема, но существенно снижается эффективность применения метода поверхностной активации. Поэтому был выполнен изложенный ниже комплекс исследований по созданию принципиально' нового регистратора для использования в радиоизотопиых

'устройствах для регистрации износа.

Внастоящее время для физических исследований промыш­ ленность выпускает устройство, называемое счетной стойкой дифрактометра ССД, включающее все необходимые элементы

94

рассмотренной структурной схемы для работы со сцинтилля-- ционным датчиком. Устройство представляет собой стационар-- ную установку, размещенную в двух стойках высотой 1,5 и •' 1,8 м. Имеется цифропечатающая машина. Устройство доста­ точно полно отвечает требованиям к измерительным комплек­ сам со сцинтилляционными датчиками. Его недостатки: слож­ ность, необходимость квалифицированного обслуживания, ста­ ционарное исполнение, большие габариты, высокая стоимость. Вследствие этого установку целесообразно использовать в спе­

заводов предпочтительнее комплект приборов, описанный выше. 3. Повышение стабильности и чувствительности приборов

При выборе режимов использования радиометрической аппа­ ратуры необходимо учитывать целый ряд факторов, к которым, прежде всего относится группа факторов, обусловленная посто­ ронним воздействием на датчик и аппаратуру. При проведении исследований прежде всего необходимо устранить или умень­ шить влияние внешних дестабилизирующих факторов, таких,, как влажность, вибрация, электромагнитные поля и т. п. Неста­ бильность от воздействия этих факторов нельзя устранить методическими средствами. Большинство внутренних факторов можно минимизировать за счет рационального выбора элемен-'4 тов схемы и режимов эксплуатации. Из группы физических факторов исключительно важное значение при выборе аппара­

• При измерении ^-излучения смеси радиоактивных изотопов,, где преобладает один радиоактивный изотоп, а примеси при­ сутствуют в пренебрежимо малых количествах, влияние периода полураспада на точность контроля практически определяется точностью табличного значения периода полураспада Tip.

Если в смеси присутствуют примеси в значимых количе­ ствах, при учете естественного распада мы сталкиваемся с определенными трудностями. В этом случае с течением временидействительная интегральная тарировочная функция изменя­ ется, приближаясь к кривой распределения наиболее долгоживующего компонента смеси.

При использовании исходного тарировочного графика и при продолжительности эксперимента до 3 месяцев погрешность при определении линейного износа, например, для низколегиро­ ванных сталей и чугунов, активированных дейтронами, составит 2—3%. Наиболее точные измерения в этом случае можно осу-

95-

ществлять при использовании сцинтилляционных датчиков. Так, например, спектр у-излучения о т радиоизотопной смеси, полу­ ченной в стальном образце при активации дейтронами, имеет два характерных фотопика, соответствующие энергии у-квантов 0,78 Мэв (имеется при распаде Со 5 6 и Мп5 4 ) и энергии 1,24 Мэв (имеется только у Со5 6 ). Таким образом, выделяя порогом или двумя порогами пик, соответствующий энергии 1,24 Мэв, мы получаем возможность проводить измерения только по одному изотопу и исключить погрешности.

Важную роль играет повышение стабильности радиоизотоп­ ных приборов, что можно осуществить следующими способами: а) использовать при эксплуатации аппаратуры соответствую­ щую настройку и выбор режима измерения, а также рациональ­ но выбирать элементы измерительного комплекса; б) использо­ вать при проектировании приборов соответствующее построение схемы и выполнение конструкции прибора.

Поскольку при измерении износа рассмотренная выше струк­ турная схема укомплектовывается в основном серийными при­ борами, первая группа методов представляет при решении практических задач по исследованию износа наибольший инте­ рес. В частности, интересны рациональный выбор рабочего режима питания датчиков, рациональный выбор режима дис­ криминации, улучшение отношения сигнал — шум, рациональ­ ный выбор элементов схемы.

Рациональный режим питания датчика можно выбрать H L основе счетной характеристики в координатах «скорость сче­ та — напряжение, подаваемое на датчик». Для датчиков на основе газоразрядных счетчиков эта характеристика имеет хорошо выраженное плато — участок с малым наклоном. Про­ тяженность плато (150—200 в) и наклон плато (1—0,75%-в) являются важнейшими характеристиками счетчика.

При рабочем напряжении, соответствующем середине плато, при нестабильности подаваемого высокого напряжения порядка ±0,5% погрешность скорости счета не превышает 2%, а при нестабильности ±0,1 соответственно 0,4%, что вполне прием­ лемо для практических целей.

Счетные характеристики сцинтилляционных датчиков в за­ висимости от типа ФЭУ и режима его использования имеют плато значительно хуже по сравнению с газоразрядными счетушками, а в большинстве случаев счетная характеристика сцин­ тилляционных датчиков (например, для прибора УСС-1) имеет вид крутовосходящей ветви. Поэтому сцинтилляционные датчи­ ки исключительно чувствительны к колебаниям подаваемого на ФЭУ высокого напряжения, стабильность которого должна быть на порядок выше.

При выполнении ряда работ, связанных с исследованием износа, проводились эксперименты, направленные на получение плато счетной характеристики за счет' варьирования коэффи-

'96

получить плато на счетной характеристике датчика, используя только комплект радиометра ПП-8 без специального дискрими­ натора. Методом подбора делителя для ФЭУ-37, в частности между центральными динодами, удалось получить устойчивое плато длиной 150 в и наклоном 3% -в. Однако режим использо­ вания датчика, соответствующий середине плато, оказался не­ приемлемым из-за ухудшения отношения сигнал — шум, харак­ теризующего чувствительность датчика. Поэтому при измерении малых активностей целесообразно отказаться от использования плато и уйти в область максимального отношения сигнал — шум при одновременном улучшении стабильности высокого напря­

пропорционально корню квадратному из величины полосы про­ пускания следующего за сцинтилляционным датчиком усилите­ ля. Поэтому для получения оптимального отношения сигнал — шум не следует применять усилители, полоса пропускания которых значительно выше частотных характеристик импульсов сцинтилляций. Не менее важен также вопрос влияния на ста­ бильность работы режимов дискриминации.

Влияние на стабильность работы произвольно выбранного порога дискриминации определяется тремя факторами: дрей­ фом порогового напряжения, дрейфом коэффициента усиления усилительного тракта и характером аппаратурного спектра регистрируемого ^-излучения. Дрейф порогов дискриминации для большинства ламповых и транзисторных схем составляет ±100 мв. Нестабильность, обусловленная этим фактором, имеет наибольшее значение, если порог совпадает с круто восходящим или ниспадающим участком спектра. Наименьшая нестабиль­

тем нестабильность меньше. Количественно величину погреш­ ности, обусловленную дрейфом порога дискриминации, можно определить по формуле

ента усиления происходит смещение у-спектра относительно по­ стоянного порога, что приводит к эффекту, эквивалентному сме­ щению порога дискриминации. При положительном приращении

порога дискриминации. В практике удобно считать, что порог дискриминации постоянен, а результирующее смещение спектра есть следствие только дрейфа коэффициента усиления и его можно корректировать посредством изменения высокого на­ пряжения, подаваемого на ФЭУ в пределах ±5—10 в. Отметим, что влияние на результирующее смещение спектра коэффициен­ та усиления усилительного тракта приблизительно на порядок

минации, в; А — амплитуда импульса, в.

Поскольку элементы схемы, определяющие величину поро­ гового значения V, работают в практически одинаковых усло­ виях, можно ожидать, что знаки дрейфа верхнего и нижнего порога в большинстве случаев будут совпадать. Отсюда коли­ чественную оценку погрешности, обусловленную дрейфом по­ рогов дискриминации, можно определить

Взаимная компенсация дрейфа порогов будет наиболее пол­ ной, если пороги выбирать так, чтобы на соответствующих им участках кривая аппаратурного спектра имела бы одинаковый наклон и одинаковые пороговые ординаты N. Первое требова­ ние сравнительно легко соблюдается при выборе порогов во впадинах, ограничивающих фотопик, или его склонах. Второе требование обычно невозможно соблюсти из-за разницы вклада комптоновского распределения до и после основного фотопика, поэтому Дпдиф=£0. Преимущества дифференциального режима.

98