[发明专利]单杆低活度核子水分密度仪

说明书

技术领域

本发明涉及地基施工质量检测仪器领域，具体涉及一种单杆低活度核子水分密度仪。

背景技术

地基等大块物质的水分密度（又称压实度）检测是交通、水利水电、市政施工必须进行的一项测试项目，国家各部委在制定相应的部颁规范时都明确规定必须进行该项测试。

目前，在地基等大块物质的水分密度检测方面应用的办法有灌沙法、环刀法、钻芯法和核子法。其中，核子法利用微量射线作为探针，通过高灵敏度的检测和微处理器分析计算来检测地基密度和水分，它的主要优点在于现场的快速评定，越来越成为现代化施工过程中必不可少的检测工具，核子法由于检测速度快、需要人数少，且信号可信息化，近十年来有普遍应用的趋势，在现代化施工过程中应用越来越多，并且已经有有关规范明确要求用核子法进行地基密度和水分测试。

核子法测地基密度时利用的探针是伽马射线（γ射线），作为探针的γ射线进入地基与地基作用后，伽马射线被土基散射和吸收，从而达到伽马探头的伽马射线能量和数量发生改变，在地基表面进行地基密度检测时，探测器检测的是γ射线与地基作用后返回探测器的γ射线能量和数量；在地基深度检测模式时，探测器检测的则是γ射线与地基作用后没有被地基吸收而透过地基的γ射线能量和数量，因此最后分析探测器检测到的与地基作用后的γ射线能量和数量，就可以准确地分析计算出地基密度。

核子法测水分时利用的探针是快中子，而中子探头检测的是热中子，即通过检测热中子的数目来分析地基中水分。能量很高的快中子进入地基后，与地基中的物质发生碰撞后能量降低，最终变为能量很低的热中子。在中子探头附近的热中子数目的多少与地基中含氢量有关，而地基中的氢主要存在于水中，检测的热中子数目越大，则说明地基中的水分越高，这样通过检测快中子发射源附近的热中子数目就可以确定地基中的水分。

核子密度水分仪即为利用核子法来进行地基密度和水分检测的仪器，国外的核子密度水分仪70年代开始应用，但代表目前最高水平的是三家美国公司，即CPN、Seamas、Troxler，它们在国内的市场占有率在80%，此外国内开发该类仪器主要模仿美国仪器，目前现有技术的核子密度水分仪的检测深度为30cm。随着碾压技术的提高，每层地基的压实厚度近年不断提高，有的已达60cm，经过大量发生事故的地基现场分析，地基30cm深度以下的结构对于地基的强度也起到非常关键的作用。但是，现有技术的核子密度水分仪的检测深度为30cm，如需检测地基30cm深度以下的地基密度和水分，一个办法是采用双杆技术，即把放射源和探头同时插入地基，但这种方法现场使用很不方便而几乎没有人在施工现场使用，另一个方法是采用单杆技术，但必须加大放射源的活度，因为放射源辐射对人体有危害，因此各国政府针对使用该类方法的仪器的放射源活度都指定了强制执行标准。因此，如何做到尽量降低放射源活度、又必须保证足够的检测深度和检测效率，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种检测速度快、检测精度高、兼顾低放射源活度大检测深度、使用方便快捷、检测深度广、屏蔽保护效果好的单杆低活度核子水分密度仪。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种单杆低活度核子水分密度仪，包括壳体、伽马源、密度采集单元、中子源、水分采集单元和数据处理单元，所述密度采集单元包括依次相连的伽马探头、伽马通道二次高速放大甄别电路、伽马通道高速脉冲计数电路，所述水分采集单元包括依次相连的中子探头、中子通道二次高速放大甄别电路、中子通道高速脉冲计数电路，所述数据处理单元包括中央处理模块和分别与中央处理模块相连的操作面板、显示模块，所述壳体上设有套管，所述套管内设有一根可沿竖直方向滑动的滑动杆，所述壳体的底部设有与滑动杆对齐布置的探测孔，所述伽马源设于滑动杆的底端，所述密度采集单元、中子源、水分采集单元和中央处理模块均设于壳体内，所述操作面板、显示模块固定于壳体的外壁上，所述伽马通道高速脉冲计数电路、中子通道高速脉冲计数电路分别与中央处理模块的输入端相连。

作为上述技术方案的进一步改进：