Главная страница  Измерения влажности 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [ 10 ] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132]

Такие-системы нельзя рассматривать как механические смеси сухого вещества и влаги. Для создания упомянутых математических моделей необходимо макроскопическое (электротехническое) и микроскопическое (молекулярное) приближения физики диэлектриков дополнить физико-химическим подходом, учитывающим состояние влаги и ее формы связи с сухим веществом. Второе существенное требование -исследование параметров материалов в широком диапазоне частот.

Для удовлетворения указанных требований приходится использовать преимущественно не аналитические, а экспериментальные зависимости.

Наиболее inpocToft характер имеет зависимость от влажности проводимости материала при постоянном токе, а также при промышленной и низких звуковых частотах, т. е. при существенном преобладании чисто омической проводимости, вызванной перемещением носителей заряда.

Влагосодержащие материалы, являясь в сухом виде диэлектриками с удельным объемным сопротивлением pv=10-10 ом-см и выше, в результате увлажнения становятся полупроводниками; величина pv понижается , до 10-2-ю-з ом-см. Удельное сопротивление изменяется, следовательно, в зависимости от влажности в чрезвычайно широком диапазоне, охватывающем 12-18 порядков. Неоднородность диэлектрика, наличие в нем влаги сказываются не только на величине удельной прово-, димости, но и на качественных особенностях электропроводности: на ее зависимости от напряженности электрического поля и температуры. Проводимость таких материалов не является чисто ионной. С другой стороны, эти материалы не являются химически чистыми полупроводниками, у которых носителями тока являются только электроны атомов полупроводникового вещества. Основное количество носителей тока дает влага. Чистая вода имеет заметную электропроводность (ру~22-10 ом-см при --20°С); важнее, однако, сильное диссоциирующее действие, оказываемое водой на многие электролиты. Электропроводность твердого материала определяется электролитами, растворенными в воде; эти электролиты содержатся главным образом в самом материале. При этом характер зависимости удельной электропроводности материала от содержания влаги определяется распределением влаги в нем, зависящим в свою очередь от



пористой структуры материала, формы пор, их размеров и характера распределения.

При измерениях влажности гигроскопических материалов возникают затруднения при оперировании удельными электрическими характеристиками. У этих материалов удельное электрическое сопротивление не является строго неизменной характеристикой. В определенных условиях сопротивление датчика зависит от напряжения на измерительных электродах, что приводит к нелинейности вольт-амперной характеристики. Еще большее влияние имеют конфигурация электродов и их механические воздействия на материал.

Поверхностная электропроводность диэлектриков не является четко определенным понятием. Величина тока, протекающего между электродами, расположенными на

10 9 в 7 6-

15 20

25 Vo

<

12 IB IB 20% б)

12 11 10 9 8 7 6

10 20 30 It-O 50 60 % г)

Рис. 2-1. Зависимость сопротивления датчика от влажности материала.

а -древесина: У - ель; 2 -сосна; 3 -береза; 4 -дуб н бук; б - зерно и мука; I - пшеница мягкая и мука; 2 - пшеница твердая; в - джут; г - хро

мовые кожи.



одной стороне поверхности диэлектрика, зависит от того, одинаковы ли проводимости поверхностного и внутренних слоев материала или имеется поверхностный слой с заметно повышенной по сравнению с внутренними слоями проводимостью.

При оценке влажности материала по его проводимости ток, проходящий через внутреннюю область материала, лучше характеризует установившуюся среднюю-, влажность материала по сравнению с током поверхностной утечки или током в поверхностном слое. Однако практически на результат измерения сопротивления датчика с материалом оказывает влияние не только объемный, но и поверхностный ток между электродами.

Из изложенного вытекает, что расчетные и экспериментальные значения удельных сопротивлений однозначно сопоставимы только при одинаковых условиях измерений.

Можно, однако, установить некоторые общие для рассматриваемого метода закономерности и в первую очередь закон зависимости сопротивления от влажности материала. На рис. 2-1 приведены в полулогарифмических координатах зависимости сопротивления датчика Rx от влажности материала, полученные для различных материалов в различных условиях измерения. Для всех рассмотренных материалов органического происхождения (как и почти для всех капиллярнопористых материалов) зависимость сопротивления Rx от влагосодержания и в общем виде может быть выражена степенной функцией

.=7?Г (2-1)

где с и ik - положительные постоянные, зависящие от исследуемого материала и условий измерения.

График функции (2-1) представляет собой кривую, асимптотически приближающуюся к оси и. Функция Рх{Щ, используемая в кондуктометрических влагомерах, имеет два характерных участка:

а) начальный участок, соответствующий низкой и средней влажности, характеризуется очень высокой крутизной и в полулогарифмических координатах может быть аппроксимирован прямой

lgR,a-bW, (2-2)

3* 35




[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [ 10 ] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132]

0.0152