Владимир Ушаков – Радиационные приборы. Эксплуатация (страница 2)
3. Влияние на результаты измерения ИИ естественного радиационного фона. Как постоянная составляющая, фон включается в результат любого измерения, и для получения истинных данных из показаний прибора его надо исключать. Поскольку фон подвержен вариациям, его приходится контролировать с заданной периодичностью (проводить дополнительные измерения). Отрицательно сказывается влияние фона и на точности измерений. Например, когда значение измеряемой величины соизмеримо с уровнем фона, среднеквадратическая погрешность результатов измерений увеличивается примерно на 40%. Для снижения влияния фона приходится использовать или схемные, или конструкционные меры защиты, причем масса такой защиты может доходить до десятков тонн.
4. Для измерения спектральных распределений ионизирующих частиц (квантов) по энергии, массе или другим параметрам необходимо использовать достаточно сложную импульсную технику, отвечающую уровню требований к самым современным электронным приборам. В спектрометрах уже нередко используются многоканальные анализаторы импульсов, в которых число каналов измеряется тысячами. При построении таких приборов широко используются большие интегральные схемы, микропроцессоры и другие подобные элементы.
5. Эксплуатационной особенностью РП является использование в них детекторов ИИ, требующих для своей работы высокого напряжения. Для работы сцинтилляционных детекторов с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ) требуются напряжения порядка 1 – 2 кВ, для газоразрядных счетчиков – порядка 400 – 1000 В, для ионизационных камер и полупроводниковых детекторов – порядка сотен вольт. Таким образом, при эксплуатации РП необходимо учитывать и их потенциальную электроопасность.
6. В ряде случаев измерениям ИИ должны предшествовать вспомогательные операции по отбору радиоактивных проб и их обработке; наиболее часто с подобной ситуацией приходится сталкиваться при измерении удельной объемной активности (УОА) воздуха и воды, поскольку контролируемые величины оказываются ниже порога чувствительности приборов.
Из других особенностей эксплуатации РП можно отметить трудности, связанные с обеспечением работы спектрометрических германиевых детекторов ИИ, требующих низких температур (чаще всего они работают в атмосфере жидкого азота). Для питания ФЭУ требуется стабилизированное напряжение. Для измерения ионизационных токов должны использоваться специальные измерители слабых токов, которые строятся по особым схемам.
Указанные особенности обусловливают эксплуатационную специфику при измерении ИИ. Свои особенности имеют и операции по калибровке, градуировке, поверке РП, по условиям их хранения, ремонта, транспортирования. Рассмотрению этих особенностей и посвящен данный материал.
ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ РАДИАЦИОННЫХ ПРИБОРОВ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИАЦИОННЫХ ПРИБОРОВ
Эксплуатационные характеристики измерительных приборов – совокупность технических параметров, позволяющих судить о применимости приборов и удобстве работы с ними в различных условиях эксплуатации.
В число этих параметров входят величины, определяющие допустимые внешние воздействия, характеристики качества изготовления прибора (его надежность, приспособленность к ремонту, гарантийный срок использования), удобство выполнения измерений и т. п.
Рабочие условия эксплуатации
Правила эксплуатации измерительных приборов требуют, чтобы они использовались только в регламентированных условиях окружающей среды и только при допустимых уровнях других неблагоприятных воздействий, т.е. лишь в определенных условиях эксплуатации. Выполнение этих требований обеспечивает паспортную точность измерений и стабильную работу прибора в течение всего гарантийного срока его использования.
По природе и характеру внешние факторы, влияющие на работу прибора, можно разделить на четыре основные группы: климатические, механические, электромагнитные и радиационные.
К климатическим относятся факторы, являющиеся климатическими показателями состояния воздушной среды: температура воздуха, влажность и атмосферное давление. В эту же группу включаются такие природные факторы, как дождь, снег, роса, иней, а также загрязненность, запыленность воздуха, содержание в нем микроорганизмов, грибков и т. п.
К механическим факторам относятся транспортная тряска и вибрации, удары при падении и др.; к электромагнитным – внешние электростатические и магнитные поля; к радиационным – ИИ. На приборы воздействует не только окружающая среда, но и тот микроклимат, который они сами создают при работе. Отдельную подгруппу составляют факторы, связанные с обеспечением электропитания прибора от внешних источников.
Влияние внешних условий на работу прибора характеризуют величинами
Совокупность характеристик внешней среды, в которой должен находиться прибор как во время работы, так и в выключенном состоянии, а также необходимых параметров электропитания прибора называют рабочими условиями его эксплуатации. Рабочие условия эксплуатации определяются диапазоном величин, характеризующих внешние воздействия, для которых нормируется дополнительная погрешность прибора или гарантируется сохранение характеристик в пределах норм, указанных для нормальных условий. Только в этих условиях приборы могут выполнять свои функции измерительных устройств.
Чаще всего РП, используемые для ОРБ, эксплуатируются в полевых условиях (вне помещений) или в закрытых отапливаемых помещениях. В ряде случаев, например при проведении радиационной разведки, приборы эксплуатируются в условиях размещения на транспортных средствах.
Приборы, эксплуатируемые в закрытых отапливаемых помещениях, защищены от влияния низкой температуры и непосредственного воздействия пыли и воды (дождя, брызг, инея), а также от механических воздействий. Однако при транспортировке и переноске они могут подвергаться ударам и вибрациям. Кроме того, в небольших помещениях температура окружающей среды может повышаться из-за выделения тепла самими приборами.
Приборы, эксплуатируемые в полевых условиях, подвержены комплексу климатических воздействий. Это пониженная и повышенная температура окружающей среды, прямое воздействие воды (дождя, инея, росы) и воздуха с повышенной влажностью. Приборы этой группы подвергаются также большим механическим воздействиям, но, как правило, при транспортировке, т.е. в нерабочем состоянии.
Условия эксплуатации приборов, размещаемых на транспортных средствах (автомобили, вертолеты, самолеты, корабли и т.п.), характеризуются повышенными механическими воздействиями, причем как в выключенном, так и во включенном состоянии.
Внешние воздействия заметно усложняются в районах с тропическим климатом, где на приборы может длительное время действовать повышенная температура, а влажность воздуха доходить до 100%. В таких условиях активнее протекают процессы образования грибков, плесени и микроорганизмов как на внешней поверхности приборов, так и внутри них.
При предполагаемом применении измерительных приборов необходимо, прежде всего, проконтролировать соответствие конкретных условий окружающей среды, в которых должны производиться измерения, возможностям прибора по рабочим, допустимым условиям его эксплуатации. Паспортные данные о рабочих условиях эксплуатации являются первейшей эксплуатационной характеристикой прибора. Именно они определяют допустимость использования прибора в конкретных условиях окружающей среды.
Надежность приборов
Второй важнейшей эксплуатационной характеристикой приборов является их надежность. Надежность прибора – свойство (способность) выполнять заданные измерительные функции в определенных условиях эксплуатации в течение установленного времени. Другими словами, за это установленное время изменения метрологических параметров прибора или не должны происходить вовсе, или не выходить за допустимые пределы, регламентированные технической документацией: техническим заданием (ТЗ) или техническими условиями (ТУ).
Надежность – комплексное понятие и, в зависимости от условий эксплуатации приборов и предъявляемых к ним требований, может включать в себя безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность.
Безотказность – основная из характеристик надежности прибора, свойство сохранять состояние работоспособности без вынужденных перерывов (простоев) в работе в заданных условиях эксплуатации. Прибор считается работоспособным, если в данный момент времени он позволяет производить весь предусмотренный технической документацией комплекс измерений с заданной точностью.
Состояние, в котором прибор не удовлетворяет хотя бы одному из зафиксированных в документации требований, считается его неисправностью. Неисправности, приводящие прибор в неработоспособное состояние, называются