提高了防中子辐射纤维的热中子屏蔽率,持续发展VOC检测环保涂料

发布时间:15-04-15 17:22分类:技术文章 标签:多普勒法,超声波
利用超声波测量流速、流量的技术,在海洋观测、河流流量测验等各种计量测试中已被广泛应用。利用超声波测量流速、流量的方法是多种多样的,有相位差法、时间差法、射束位移法以及对流速变化较其他方法更为灵敏的多普勒法。
1、多普勒法测量原理
多普勒法测量原理,是依据声波中的多普勒效应,其检测量为漂移频率。换能器发射某一固定频率的声波ft,由于颗粒物的漫反射,换能器接收到被水体中颗粒物散射回来的声波fr,假定颗粒物的运动速度V与水体流速相同,当颗粒物的运动方向接近换能器时,换能器接收到的回波频率比发射波频率高;当颗粒物的运动方向背离换能器时,换能器接收到的回波频率比发射波频率低。如果静止介质中的声速取为C,那么声学多普勒频移,即发射声波频率与回波频率之差fr可表示为:
式中:θ1θ2分别为超声波发射方向、反射方向与水流流动方向的夹角;V为流速。
当C>>V时,有: 在θ1=θ2=θ时,则: 即超声波收发频率之差为:
由此可知,多普勒频移与流速成正比。 2、声学多普勒流速剖面仪
2.1、ADCP(走航式)流量测量原理
ADCP(AcousticDopplerCurrentProfiler)是一种利用声学多普勒原理测量水流速剖面的仪器。ADCP仪器内有罗盘、倾斜计、温度传感器、DGPS接口、换能器(3个或4个)等部件。换能器与ADCP轴线呈一定夹角。每个换能器既是发射器又是接收器,换能器发射的声波能量集中于较窄的范围内,称为声束(类似于手电筒或探照灯发射的光束)。换能器发射某一固定频率的声波,然后接收被水体中颗粒物散射回来的声波。假定颗
粒物的运动速度与水体流速相同,那么声学多普勒频移,即发射声波频率与回波频率之差由下式确定,即:
ADCP每个换能器轴线即为一个声束坐标。每个换能器测量的流速是水流沿其声束坐标方向的速度。任意3个换能器轴线即组成一组相互*立的空间声束坐标系。另外,ADCP自身定义有直角坐标系(局部坐标系)X-Y-Z,Z方向与ADCP轴线方向一致。ADCP首*测出沿每一声束坐标的流速分量,然后利用声束坐标与X-Y-Z坐标之间的转换关系(取决于声束角),将声束坐标系下的流速转换为X-Y-Z坐标系下的三维流速,再利用罗盘和倾斜计提供的方向和倾斜数据,将X-Y-Z坐标系下的流速转换为地球坐标系下的流速。
ADCP测量流量时,将测流断面分成若干个子断面,在每个子断面内测量垂线上一点或多点流速并测量水深,从而得到子断面内的平均流速和流量,再将各个子断面的流量叠加,*得到整个断面的流量。在进行断面流量测量过程中,ADCP实际测量的区域为断面的
中部区域,这个区域称为ADCP实测区。而在4个边缘区域内,ADCP不能提供测量数据或有效测量数据。*个区域靠近水面(表层),其厚度大约为ADCP换能器入水深度、ADCP盲区以及单元尺寸一半之和。第二个区域靠近河底(底层),称为“旁瓣”区(河底对声束的干扰区),其厚度取决于ADCP声束角(即换能器与ADCP轴线的夹角)。第三个区域和第四个区域为靠近两侧河岸的区域,因其水深较浅,测量船不能靠近,或者ADCP不能保证在垂线上至少有1个或2个有效测量单元。这4个区域通称为非实测区,其流速和流量需通过实测区数据外延来估算。
2.2、性能比较
根据声信号发射和处理方法,ADCP分为宽带型和窄带型。宽带ADCP与窄带ADCP的区别在于它们采用不同的声信号发射、接收和处理方法。窄带ADCP的声信号发射、接收和处理方法是:对于每一个流速测量,ADCP发射一个单*的、相对讲较长的脉冲声波,然后接受这个脉冲的反射波,并记录发射波与反射波之间的频率改变来计算水体的速度。宽带ADCP的声信号发射、接收和处理方法是:对于每一个流速测量,ADCP发射2组或更多组编码脉冲波,ADCP测量脉冲波组之间的相关系数及相位差,用来计算多普勒频移。
(1)宽带ADCP流速测量短期精度比窄带ADCP高4倍左右。
(2)宽带ADCP流速测量的时间分辨率(或走航测量时的水平空间分辨率)比窄带ADCP高16倍左右。
(3)宽带ADCP盲区较小,垂向空间分辨率较高。
(4)宽带ADCP对水深和含沙量变化的适应性较好。 3、ADCP在测流中的应用
近几年来,ADCP在水文领域已逐步得到推广应用,取得了很大进展。
2001年9月,上海市水文总站在黄浦江松浦大桥水文站测流断面,用1台RDI公司生产的“瑞江”牌600kHz走航式ADCP与传统转子式流速仪进行了25小时连续测量比测,结果表明,两者测量结果吻合很好。
2002年9月18-20日,水利部长江水利委员会与RDI公司联合进行了将ADCP与DGPS、测深仪及电罗经集成的试验。试验选择了位于三峡大坝下游约5km处的黄陵庙水文站测流断面,流量约为11000m3/s,河宽约为400m,河床*深处为53m,含沙量约为0.5kg/m3。试验采用了4台RDI公司的ADCP仪器。试验结果表明,采用DGPS、测深仪及电罗经数据得到的流量与底跟踪得到的流量吻合很好,满足测流精度,试验取得了成功。这是国内首次将DGPS、测深仪及电罗经同时与ADCP集成,从而解决了ADCP在洪水期使用时遇到的高含沙量水流、河底存在推移质运动以及磁罗盘受铁壳船干扰等问题。
在1997年三峡工程大江截流和2002年11月6日三峡工程明渠截流中,也使用了ADCP进行流量测量,并取得了圆满成功。
由于ADCP测量方法的优越性明显高于传统的测量方法,ADCP将在各领域越来越多地得以应用。

发布时间:15-05-12 16:31分类:技术文章 标签:防辐射,防辐射材料
中子射线的材料
中子是一种不带电荷的中性粒子,中子通过物质时与原子核外电子几乎不发生作用,主要与核作用。慢中子与物质作用的主要过程是俘获反应。在这一过程中原子核俘获中子后形成复合核,成为放射性核素,释放γ射线。快中子与物质作用主要是弹性和非弹性散射。在弹性散射中同中子碰撞的靶核,其质量与中子接近时,中子能量损失*大,因此人们为了得到慢中子或为了屏蔽中子,常用含氢的物质如水、石蜡、聚乙烯等材料做慢化剂或防护材料。中子与氢、氧、碳、氮等原子核作用能产生反冲核,这种反冲核在组织中能引起高密度的电离。对人体产生的危害比相同剂量的X射线更为严重。研究表明,中子致肿瘤的生物效应(RBE)约为2~3倍于X射线,由中子引起的染色体畸变大大高于X射线和γ射线。
中子和物质的相互作用有两种形式。一是快中子的散射和减速;二是慢中子被吸收后放出共化粒子或γ射线。中子的屏蔽实际上是要将快中子减速和将慢(热)中子吸收。氢元素含量较高的石蜡、聚乙烯和聚丙烯等是优良的快中子慢化材料,而含锂元素的氟化锂、溴化锂、氢氧化锂,含硼元素的氧化硼、硼酸和碳化硼等是优良的慢中子吸收物质。快中子慢化材料和慢中子吸收物质微粉混合后使用可以得到优良的中、低能中子屏蔽性能的新材料。
国外从上世纪70年代中期开始研究纤维状防中子辐射材料方面的技术,日本在此方面所做工作*多。日本研制成的离子交换型防中子辐射纤维是将硼、锂或其它屏蔽物质的离子吸附在纤维上,从而使纤维具有中子辐射屏蔽功能。由于吸附量有限、且洗涤时极易脱落,故屏蔽效果较差。后来日本又对原来的技术进行改进,使离子交换纤维吸附锂或硼的化合物,从而提高了织物中子屏蔽率。在已知的国外各种防中子辐射纤维中,以日本东丽公司的研制水平为*佳。它采用复合纺丝方法制取防中子辐射复合纤维。具体做法为中子吸收物质与高聚物在捏合机上熔融混合后作为芯层组份,以纯高聚物为皮层进行熔融复合纺丝,所得纤维为皮芯结构,经干热或湿热拉伸制得具有一定强度的纤维,但该纤维纺织设备较复杂,投资比较大。
日本*还报道了另一种纤维状中子防护物的制取方法。含有中子吸收物质的高聚物溶液在高压下喷射纺制纤维,提高了防中子辐射纤维的热中子屏蔽率。但该种纤维强度低,断裂伸长较大,不易加工。这种方法制得的纤维由于中子吸收物质暴露在纤维表面,因而在洗涤、受摩擦时极易损失,使中子吸收性能降低。日本还将锂和硼的化合物粉末与聚乙烯树脂共聚后,采用熔融皮芯复合纺丝工艺研制了防中子辐射纤维材料。纤维的强度可达20~30CN/tex,断裂伸长率为21~32%。由于纤维中锂或硼化合物的含量高达纤维重量的30%,因而具有较好的防护中子辐射的效果,可加工成机织物和非织造布,定重为430g/m2的机织物的热中子屏蔽率可达40%,常用于医院放疗室内医生和病人的防护。
我国从上世纪70年代开始防中子高分子材料的研究,到1984年天津纺院研制出4种具有实用价值的防中子辐射板材。我国的防中子辐射纤维早在1987年5月在天津纺院研制成功。该项研究立足国内现有技术水平,尽管采用的方法与国外不同,但对中子射线的屏蔽效果达到和超过了已知的国外同类研制水平,同时该纤维还具有较好的γ射线屏蔽功能,现已研制成无纺布、机织布并已制成防护服装开始使用。
国内采用硼化合物、重金属化合物与聚丙烯等共混后熔纺制成了皮芯型防中子、防X射线纤维。纤维中碳化硼含量高达35%,纤维强度可达23~27CN/tex,断裂伸长率达20~40%,可加工成针织物、机织物和非织造布,用在原子能反应堆周围,可使中子辐射防护屏蔽率达到44%以上。采用聚丙烯与不同重量的碳化硼微粉为原料,探讨了通过熔融共混纺丝工艺研制防中子辐射纤维及织物的可行性,并对共混体系的流变性能及影响流变性能的因素进行了讨论。他们讨论了聚丙烯/碳化硼共混体系中碳化硼粒度、助剂种类和用量、温度等因素对该体系流变性能及可纺性的影响,并对纤维和织物的性能进行了测试,得出如下结果:①在聚丙烯/碳化硼共混体系中,随碳化硼含量的增加,体系的粘度增大,可纺性下降,材料的辐射防护性能提高,随碳化硼粒度的增大,纤维强度下降。综合考虑,碳化硼的添加量为40%;②钛酸酯类助剂可有效改善聚丙烯与碳化硼的相容性,提高碳化硼在聚丙烯中的分散均匀性。碳化硼中的助剂用量*好为115~215%;③温度过高或过低,都对纺丝不利。当剪切速率不变,温度升到250℃以上时,共混体系的扭矩即粘度值则趋于恒定,选此温度为纺丝温度;④通过选用适宜的助纺剂和粒度合适的碳化硼,所得到的芯料共混物可顺利进行复合纺丝。成品复合纤维断裂强度为2106CN/dtex,断裂伸长为37%,热熔温度为163℃,在130℃以下可满足一般使用要求;⑤经测试,复合纤维制成的无纺布对热中子具有较强的屏蔽作用,对中能中子也有一定的屏蔽作用。这类材料适合用于防护衣具、门窗帘和遮盖包装等。
透明防中子辐射材料是近年来研究开发起来的防中子辐射材料又一新品种。它是含硼、锂元素的有机玻璃。这类材料不同于上述的一般由两种或两种以上的化合物混合而成的防辐射材料。它是一种均一的交联(或非交联)非晶化合物,可加工成各种透明视镜和观察窗,使人眼部免受中子辐射损伤。这类材料的研制成功是防中子辐射材料研究史上的一大突破。研究了含铅有机玻璃、含钡有机玻璃、含硼有机玻璃和普通有机玻璃的X、γ射线和中子射线防护性能及其耐60Coγ射线辐照稳定性。结果表明,含铅有机玻璃板材具有良好的X射线、反应堆热柱γ射线屏蔽性能;含硼有机玻璃板材具有良好的热中子屏蔽性能;含钡有机玻璃板材的褪化裂变谱中子辐射屏蔽性能良好;含钡有机玻璃和普通有机玻璃可耐105~106Gy的60Coγ射线辐照;含铅有机玻璃板材耐60Coγ射线照射能力小于105Gy。
防辐射纤维及材料广泛应用于国防和民用等诸多领域。它的研制对于我国的现代化建设具有重要的意义。目前,防辐射纤维及材料正朝着“专门化”(对某一种射线具有特别好的防护能力)和“多功能化”(适用于存在多种射线的场所)方向发展。相信随着各种射线及射线源广泛的应用,防辐射纤维及材料研究和应用的前景将日益广阔。

发布时间:15-04-14 11:02分类:行业资讯 标签:VOC检测
灰霾污染影响民生,既是管理问题,又是技术问题。《大气污染防治行动计划》*降霾提出了淘汰落后产能等措施,工作重点指向明确,考核严格,将对控制环境污染、减少灰霾天数起到重要指导作用。
据爱仪器仪表网了解到,挥发性有机物(VOC)是灰霾的来源之一,且增量很大,不容忽视。灰霾是一项综合指标,来源于各行各业的污染。
据悉,2015年1月26日,*财政部、*税务总局联合发出“关于对电池、涂料征收消费税的通知”,文号“财税〔2015〕16号”,通知表明,自2015年2月1日起,对于施工状态下挥发性有机物(VOC)含量高于420gl的涂料,按4%税率征收消费税。
经人士得知,为了减少涂料行业中VOC的排放量,近年来,涂料行业一直在推广环保型涂料。但尽管如此,在涂料总量中还有一半的涂料是高VOC的。
“毫无疑问的是,VOC检测和高附加值将成为未来涂料发展的方向。”谱尼PONY涂料检测技术专家介绍说。“原来的高VOC的涂料生产线,可以朝着低VOC、*扶持的环保涂料的方向发展,比如无溶剂的UV、水性PU;也可以向高性能、高附加值的方向发展。比如反射隔热涂料、特种涂料。”
目前,很多涂企的家具漆,离免税的标准还有很大差距。但随着VOC检测技术积累,可以达到这个标准。美国一公司已推出低VOC快干PU,有了样品,突破VOC检测技术的瓶颈,指日可待。
如今消费税政策已出台,涂料行业只有积极应对,持续发展VOC检测环保涂料,才能推动结构调整,引导行业健康可持续发展。
近两年来,雾霾问题的凸显,引起*对大气污染治理的高度重视,VOC是复合型大气污染形成过程中的重要因素。由于表面涂装VOC排放量占工业源的21.6%,占人为源的12%,涂料VOC排放成为*大气污染治理的重中之重。
附爱仪器仪表网热卖产品:英国ION(离子科学) PhoCheck
Tiger便携式VOC气体检测仪

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