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]

[Л. 2-18]:

где А, В, С - постоянные, зависящие от сорта хлопка, его плотности, температуры, проводимости воды и т. д.

Зависимость tg6(/) при преобладании сквозной проводимости близка к гиперболической; с повышением частоты tg6 уменьшается, стремясь к определенному пределу. Зависимость от частоты е и tg6 выражена более резко при высоких влагосодержаниях. При низких влагосодержаниях (точнее, в области превалирования связанной влаги) частотные зависимости электрических параметров имеют характер такой же, как у сухого материа-


Рис. 2-7. Зависимость диэлектрических свойств целлюлозы от длины волны й, при влагосодержаниях: / -30%; 2-18%; 3-12%; 4-4,5%.

ла (неполярного диэлектрика), - значения е и tg6 практически не зависят или очень мало зависят от частоты. С ростом влагосодержания увеличивается влияние частоты на е" и е".

Иллюстрацией к сказанному могут служить экспериментальные характеристики целлюлозы (рис. 2-7) [Л. 2-19].

В рассматриваемом диапазоне частот (до 50 Мгц) при повышении частоты кривые eW) и е"{W) становятся более пологими и чувствительность диэлькометрического влагомера уменьшается.

В широком диапазоне частот характеристики e(f) и г"{}) имеют одну или несколько областей дисперсии диэлектрической проницаемости, которым соответствуют максимумы диэлектрических потерь. Иногда в предшествующей области частот имеется другой экстремум - ми-4* - -51



нимум е". Такие экстремумы (наблюдаемые у ряда материалов также на температурных характеристиках) особенно выражены в области полимолекулярной адсорбции, причем повышение влагосодержания перемещает максимум потерь в сторону более высоких частот.

При измерениях на СВЧ по методу ослабления в свободном пространстве укорочение длины волны влечет за собой (при прочих равных условиях) увеличение абсолютной величины ослабления, т. е. повышение чувствительности влагомера; причем влияние повышения частоты растет с увеличением влажности. Это было установлено для твердых материалов различной структуры [Л. 2-20], а также для нефтей с низким влагосодержанием [Л. 221].

Глава третья

ДАТЧИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЛАГОМЕРОВ

3-1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Датчики кондуктометрических и диэлькометрических влагомеров преобразуют электрические параметры твердых и жидких материалов (р, е, tgfS) в электрическую величину: омическое сопротивление, емкость, активное, реактивное или полное сопротивление в цепи переменного тока. Чувствительный элемент датчика - это электродное устройство, состоящее из двух электродов, из нескольких электродов, соединенных электрически в две группы, или из одного электрода, образующего с поверхностью нулевого потенциала («землей») систему двух проводящих тел.

Датчики влажности можно классифицировать но ряду признаков:

1. Метод измерения, для которого предназначен датчик.

2. Агрегатное состояние и внешняя структура анализируемых материалов.

3. Условия работы влагомера - датчики для непрерывных или дискретных измерений.

4. Способ подвода материала к чувствительному элементу (проточные и погружные датчики).




По принятой классификации следовало бы раздельно рассмотреть датчики кондуктометрические и диэлькоме-трические. Однако выходная величина датчика зависит от Схемы и параметров электрического измерительного устройства, в которое он входит, от рода и частоты тока в этом устройстве. Один и тот же преобразователь с исследуемым материалом в междуэлектродном пространстве можно рассматривать как омическое сопротивление, если измерение производится в цепи постоянного тока, или как конденсатор при измерениях переменным током повышенной частоты. Поэтому целесообразно рассмотреть общие свойства датчиков, применяемых в обоих электрических методах. Исключение составляют датчики некоторых типов, специфические для одного из методов (четырехэлектродные - для кондуктометрического*), датчики без гальванического контакта между электррдами и исследуемым материалом).

Принцип устройства и работы четырехэлектродного датчика поясняет его принци- Рис 3-1 Схема измерения пиальная схема (рис. 3-1). Че- четырехэлектродным датчи-тыре игольчатых электрода приложены к поверхности исследуемого материала. Через два электрода 1 и 4 пропускают постоянный ток /, а между внутренними электродами 2 и 3 измеряют при помощи вольтметра с малым потреб{1ением тока (ламповый вольтметр с большим входным сопротивлением, нулевая компенсационная схема) падение напряжения U на определенном участке цепи. При известных расстояниях между электродами по измеренным величинам f/ и / можно определить удельное объемное сопротивление р материала. Приведенные ниже зависимости справедливы только при соблюдении некоторых условий.

Материал в исследуемом объеме должен быть однородным и изотропным в отношении проводимости и должен иметь плоскую поверхность; поверхностные токи между электродами должны отсутствовать. Все четыре

В принципе возможно применение четырехэлектродного датчика и в диэлькометрических влагомерах, основанных на измерении сдвига фазы [Л. 3-1].




[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]

0.0232