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Dispositif pour mesurer la masse d'une matière en translation*
Le dispositif faisant l'objet de l'invention sert à mesurer la quantité d'une matière transportée en un temps donné par des transporteurs, goulottes à sec ou à fluide ou autres installations. Le fonctionnement du dispositif est basé sur le phénomène de dispersion des quanta garnira dans la matière.
Dans les dispositifs à isotopes utilisés jusque pré- sent et servant aux mesures analogues, les impulsions provenant des détecteurs sont convenablement formées et normalisées dans les ensembles électroniques.
Grâce au dispositif selon l'invention ces ensembles sont superflus et l'on peut aussi réduire l'appareillage électro-
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nique au Minimum qui est nécessaire au travail normal du détecteur.
Le dispositif peat être utilisée si la masse moyenne de la matière transportée par unité de la surface sur laquelle elle repose ou sur laquelle elle glisse, ne dépasse pas la valeur de 25 g/om2 environ sur chacun de tronçons du flux choisis à volonté.
L'essentiel de l'invention s'appuie sur le fait, que lors de l'utilisation du principe de mesure aux caractéristiques décrites ci-dessous, on obtient grâce à l'élimination du rayonne- ment primaire des conditions telles que le nombre d'impulsions émises par les 'détecteurs par unité de temps, sera proportionnel, après soustraction du fond , à la masse transportée par unité de temps, indépendamment de la forme épousée par la matière. C'est justement là ce qui permet de ne pas utiliser les dispositifs de formation et autres ensembles électroniques dont on a parlé ci-dessus.
Comme détecteur des quanta gamma on peut utiliser un compteur G-M une chambre d'ionisation etc. Dans les appli- cations pratiques le plus commode est le compteur G-M. Dans les montages de mesure on peut utiliser les schémas avec plusieurs compteurs G-M cylindriques (au lieu d'un seul compteur long) placés le long d'un axe commun et reliés en parallèle. Un tel ensemble est considéré comme un seul compteur.
La source de rayonnement la plus commode parmi les isotopes est le Co60
On appellera n' la fréquence des impulsions partant du compteur, lorsque dans la portée du dispositif de'mesure il n'y a pas de matière transportée (le fond). Si dans le temps t le compteur a transmis au système enregistreur un nombre global d'impulsions N, la liasse M de la matière transportée sera calculée d'aprèsla formule
M = a (N - nt) (1) où a désigne un coefficient de calcul, que l'on doit déterminer expérimentalement pour chaque exemplaire du dispositif de mesure.
Il y a deux versions principales du dispositif en
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question avec source de rayonnement plate, et avec source de rayonnement linéaire. La première est plus indiquée lors de la production des appareils de Mesure à construction fixe, car la source plate donne une tolérance plus grande pour les positions des détecteurs , des écrans et de la source elle-même par rapport au support, pour lesquelles la formule (1) est satisfaite.
Par contre, la deuxième version, vu une certaine liberté des dimensions transversales des écrans, se prête mieux à la construction mobile des appareils;, laquelle permettra de déplacer les détecteurs ,les écrans et les sources dans le plan perpendi- culaire à la direction du flux de matière. Cette disposition permettrait d'adapter le réglage du Montage aux diverses installa- tions de transport.
Les dessins annexés représentent des exemples d'exécu- tion du dispositif selon l'invention.
La fig.l est une vue en coupe transversale du dispositif et correspond aussi bien au montage de la fig.2 qu'à celui de la fig.3. La fig.2 est une coupe longitudinale du dispositif, avec la ,source linéaire. Cette coupe est faite dans le plan parallèle au sens du mouvement de la masse à mesurer et perpendiculaire à l'axe du détecteur. La fig.3 montre la même coupe du dispositif mais avec la source plate. Dans ce cas les dimensions transversale: des écrans sont déterminées exactement, comme indiqué en traita interrompus. Les fig.2 et 3 sont les schémas les plus simples illustrant les deux versions du dispositif en question.
Les figs. 4.5 et 6 représentent en coupes longitudinale: plusieurs autres exemples parmi les multiples solutions posai- bles des schémas de mesure selon l'invention. Los fig.4 et 5 correspondent à la version avec la source linéaire et la fig.6 à celle avec la source plate. Les détecteurs sur la fig*4 et la fig.6 sont reliée entre eux en parallèle et possèdent un seul système commun d'alimentation, d'amplification et de comptage.
Sur la fig.4 les écrans sont en même temps les sièges des sources.
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La fig.7 représente en coupe transversale une variante de deux versions du dispositif selon l'invention, La source de rayonnement, plate ou linéaire, est ici courbe. Les coupes longitudinales correspondant à la fig.7 sont identiques à la fig.2 pour la source linéaire, et à la fig.3 pour la source à sur- face courbe.
Les chiffres de référence sur toutes les figures dé- signent! 1 - le support de la matière (bande transporteuse., goulotte etc ) , 2 - la Matière transportée } 3 - le détecteur du rayonnement ionisant ; 4 - l'écran en plomb du détecteur absorbant les quanta non dispersés (primaires) ; 5 - la source des rayons gamma, 6 - le siège en plomb de la source. En outre, sur la fig.l sont désignés par 7 - l'appareillage d'alimentation et d'amplific- cation du détecteur (par exemple compteur, circuit de courant ou autres), par 8 - l'appareil indicateur de quantité de matière transportée (par exemple un numérateur électro-mécanique, un enregistreur ou autre) et sur la fig.45 le chiffre 9 désigne l'appareil pour dispersion supplémentaire.
La longueur des détecteurs, des écrans et des sources linéaires (en cas des sources plates, leur largeur) est à peu près la même et comparable avec la projection de la largeur du support (bande, goulotte ou autre).
En principe, cette longueur devrait être 10% à 20% environ plus grande que la largeur maximale du flux de la matière ! transportée. Les éléments 3, 4, 5 et 6 possèdent la sytrétrie axiale. Sur les figs. 2 6, leurs axes sont perpendiculaires au plan du dessin. Cette situation rend le nombre d'impulsions émises par les détecteurs d'impulsions indépendant de la forme épousée par la substance transportée, dont la masse sur le tron- çon du transporteur contrôlé est donnée.
Le principe du fonctionnement du dispositif est expli- qué sur l'exemple de la fig.2. Le sens du rayonnement de la source 5 est déterminé par les dimensions du siège 6. Les quanta
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passent partiellement à travers le support ou transporteur 1 et la matière 2 qui repose sur lui et vont plus loin, comme le rayonnement primaire. Ce dernier n'arrive pas au détecteur 3, car ce rayonnement est presque entièrement absorbé par l'écran 4. Une partie des quanta dispersas dans 1 et 2 tombent de côté sur le détecteur 3, qui en reçoit d'autant plus qu'une plus grande quantité se trouve sur le support.
Dans la plupart des situations pratiques, la source de rayonnement peut produire dans l'ambiance du dispositif une quantité de quanta mous relativement élevée et ces quanta pourrai- ent détruire l'exactitude de la mesure. Dans ce cas, il est indi- qué d'entourer le détecteur d'un manteau de plomb d'une épaisseur convenable. Ce manteau absorbera le rayonnement mou, en laissant passer la plus grande partie du rayonneMent dur.
Dans le cas de l'utilisation du dispositif selon l'in- vention pour un transporteur, le fonctionnement de l'appareil 8 peut être synchronisé avec son mouvement, par exemple le cylindre de l'enregistreur tourne à une vitesse proportionnelle b la vi- tesse instantanée de la bande. En effet, le nombre d'impulsions sortant du détecteur dans un court laps de temps est indépendant du mouvement de la matière, mais dépend seulement de la grandeur de la masse se trouvant à proximité. Cependant s'il y a des con- ditions qui garantissent une vitesse constance de l'écoulement d'une substance Importante dans la zone contrôlée par le dispo- sitif, l'appareil 8 peut alors fonctionner indépendamment.
Les éléments 7 et 8 ne sont pas essentiels dans l'invention et, pour ce motif, ils n'ont pas été indiqués sur les figures 2 à 7.
Le raccordement des détecteurs 3 avec le système 7, 8 comme sur la fig.l, est indiqué sur les figures par une flèche.
La fig. 8 représente les résultats de mesures exécutées sur des matières différentes, à l'aide de l'appareil construit selon le schéma des figures 1 et 2. Les mesures ont été faites sur le compteur et à l'aide du système à courant avec le voltmère à
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tubes (éléments 7 et 8 sur la fig.1). Dans le premier cas, les valeurs V sur l'axe vertical désignent en échelle relative la fréquence l'impulsions (après soustraction du fond) dans l'ensemble des compteurs 0-M. Dans le deuxième case V est la grandeur du courant (sans fond,, en 'chelle relative) passant par la résistance intercalée en série dans le circuit des compteurs.
Dans les deux cas, le fond se montait à : V=1,8. Les valeurs L sur l'axe hori- zontal désignent l'épaisseur de la matière en g/cm2 (proportion- nelle à la masse)., se trouvant à l'instant sur la bande dans la zone Irradiée par la source 5. Les points de mesure ont été obte- nus pour des formes différentes de la matière pour L déterminé.
On a constaté une indépendance absolue de la grandeur V pour L donné du moyen d'emplacement de la masse sur la bande. La forme de la caractéristique V/L/ obtenue par les mesures sur le compteur fut identique avec la forme de la caractéristique obtenue par l'intermédiaire du système à courant. Comme on le voit sur la figure 8 la linéarité de la fonction V/L/ est très bonne et ne s'altère que lorsque L dépasse 25 g/cm2.
L'erreur relative de la mesure est approximativement donnée par la formule ! :
EMI6.1
où : : u = la vitesse du mouvementde la matière,
V = le volume actif de 1* ensemble des compteurs ,
A= l'activité de la source,
M= masse mesurée b le coefficient de proportionnalité dépendant du choix du système des unités et de l'appareillage enregistreur.
Par exemple en utilisant le compteur et les valeurs suivantes des parmètrs de la formule (2) : u= 2 m/s, V=200 cm3, A=5 C, on a obtenu : d=1% pour M=10 t, d=0,3 % pour M=100 t, d=0,1% pour M=1000 t etc.
Le dispositif décrit ci-dessus pour mesurer la masse
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transportée possède une variante. Elle consiste à placer près du détecteur, dans-la zone, où le rayonnement primaire n'arrive pas, un appareil supplémentaire de dispersion. Il doit être exécuté en matériaux au nombre atomique ne dépassant pas 50. Il a pour but de réaliser une dispersion supplémentaire d'une partie de ces quanta qui ont été déjà écartés du flux primaire par la Matière sur le support. L'application d'un tel appareil peut, dans certaines con- ditions, augmenter le rendement du dispositif de mesure.
On a représenté sur la figure 4 un exemple d'emplacement de l'appareil supplémentaire de dispersion 9 en montage fondamental.
REVENDICATIONS.
1.- Dispositif pour mesurer la masse d'une matière en translation caractérisé en ce qu'il comportedes détenteurs (3), des écrans (4) empêchant l'arrivée aux détecteurs (2) Ses quanta non dispersés, et des sources linéaires de rayonnement (5) de longueurs comparables à la largeur Maximale du flux de la matière à mesurer, les axes des détecteurs (3), des écrans 4 et des sources linéaires (5) étant perpendiculaire:) au sens du mouvement de la matière et parallèles à la plus grande épaisseur moyenne (c'est-à- dire la largeur) du flux.