б) «учитываемые», влияние которых принимается во внимание при измерениях влажности и компенсируется в измерительном устройстве или в датчике.

При компенсации в измерительном устройстве датчик должен лишь вводить в него информацию о действительном значении возмущающего воздействия. Для этого применяются встроенные в датчик измерительные преобразователи. При компенсации в датчике необходимы активные воздействия па объект измерения, которые либо служат для устранения самой причины возникновения возмущения (устройства для очистки электродов, фильтры), либо стабилизируют влияющий фактор (например,* давление газа или плотность сыпучего материала) иа определенном уровне.

Количественную оценку эффективности компенсации возмущающих воздействий в самом датчике дает воспроизводимость процесса преобразования в нем, которую можно оценить среднеквадратичной погрешностью ряда измерений, выполненных на одном и том же образце при наличии только компенсируемых возмущений.

Из неучитываемых факторов одним из важнейших является неравномерность распределения влаги в материале. Как правило, влажность в пределах большого объема твердого материала неравномерна и колеблется в некоторых пределах. Объем образца, вводимого в датчик, должен быть возможно большим, чтобы лучше выражать средние свойства материала. При измерениях влажности проточными или погружными датчиками (без отбора пробы) предпочтение следует отдавать способам измерения, дающим интегральную (усредненную) оценку влажности всего контролируемого объема материала. Возможность такой интегральной оценки, а также значительного увеличения объема исследуемого образца относится к преимуществам физических методов по сравнению с химико-аналитическими.

Из указанных соображений в датчиках диэлькометрических влагомеров следует стремиться к максимальной равиомерносй электрического поля в междуэлектродном пространстве.

Изолирующие детали должны изготовляться из негигроскопических диэлектриков, а сопротивление изоляции датчика должно значительно превосходить максимальное сопротивление материала между электродами. Особенно опасно, например, в кондуктометрических влагомерах повышение поверхностной проводимости изоляции, вызванное пленкой влаги или загрязнением контролируемым материалом.

При измерениях влажности материалов, обладающих повышенной адгезией, налипание материала, особенно на электродах влагомеров непрерывного действия, может стать основным возмущающим фактором. Для устранения налипания применяют ряд способов. Простейшими являются вертикальное расположение деталей, соприкасающихся с объектом измерения, и выбор материалов для их изготовления. Можно рекомендовать применение гидрофобных диэлектриков, например некоторых фторопластов (тефлон); в датчиках диэлькометрических влагомеров из этого же материала изготовляются защитные покрытия электродов. Иногда предусматривают специальные устройства для периодической или непрерывной очистки электродов - механические (скребки, щетки), пневматические или гидравлические (промывка датчиков для жидкостей).

Наконец, в ряде случаев используется непрерывный нагрев электродов, так как повышение температуры их поверхности сцо-

Собстбует устранёяпю налипания; такой способ был прнМейей ёО влагомере для бурого угля [Л. 3-3].

Из возмущающих факторов, информацию о которых получают в датчике, важнейшим является температура. Устранение температурной погрешности путем термостатирования датчика редко применяется во влагомерах. Температурная погрешность определяется погрешностью самого датчика и температурным коэффициентом измеряемом физической величины исследуемого материала; основное значенпе имеет вторая составляющая.

Температурная погрешность датчика без исследуемого материала обусловлена изменением геометрических размеров электродной системы и изменением свойств (в том числе и электрических) диэлектриков, используемых в этой системе. Для уменьшения ее можно применять металлы и диэлектрики с минимальными температурными коэффициентами линейного расширения; диэлектрики должны обладать минимальной зависимостью электрических параметров от температуры. Температурная погрешность резко уменьшается при применении дифференциальных датчиков.

На практике в большинстве случаев ограничиваются подбором материалов для электродов и других деталей датчика с учетом их температурных коэффициентов расширения для взаимной -компенсации изменений размеров при изменениях температуры ъ определенных пределах.

Для измерения температуры контролируемого материала применяют известные методы и измерительные преобразователи.

В диэлькометрических влагомерах (особенно автомат.ччеоких) нашло применение сочетание темперйтурного .преобразователя с электрическим емкостным преобразователем, осуществляемое различными способами.

Предложенная автором констр-укция преобразователя в виде ртутного стеклянного термометра схематически показана на рис. 3-5, на котором: / - резервуар с ртутью; 2 - . капиллярная трубка; 3 - электрод на внешней повер.хности капилляра (металлический слой, нанесенный распылением на трубку 2); 4 - вывод от электрода 5;- 5 - платиновая .проволочка, впаянная в капилляр (в точке, расположенной ниже минимального уровня ртути); € - внегйняя защитная стеклянная трубка. Обкладками конденсатора служат столбик ртути и электрод 3, диэлектриком - стенка стеклянной капиллярной трубки. Емкость, измеряемая мелоду выводами 5 и 4, линейно возрастает с ростом температуры.

В другом конструктивном исполнении конденсаторный преобразователь имеет два наружных кольцевых электрода, охватывающих внешнюю поверхность термометра; перемещение ртутного столбика изменяет емкость между электродами.

Способ температурной компенсации, пригодный для высокоча-стотнцх влагомеров, основан на применении в колебательном кон-туре, со.тержащем датчики влажности, конденсаторов постоянной емко ти с большим отрицательным температурным коэффициентом емкости.

Рис. 3-5. Емкостный преобразователь в виде ртутного термометра.

Недостатками описанных емйостмых термокомпемсаторов являются:

а) невозможность или сложность изменения величины температурной поправки. Необходимость в таком изменении может возникнуть при применении влагомера к различным материалам;

б) тепловая инерционность, вызывающая у автоматических влагомеров дополнительную динамическую погрещность.

Первый недостаток можно устранить, если в измерительное устройство вводится выходной сигнал не самого термодатчика, а его измерительной цепи (например, мостовой схемы, в которую включено термосопротивление). Для уменьщепия динамической погрешности *следует применять малоинерциоппые температурные преобразователи.

Информацию о других параметрах материала (кроме температуры) от датчиков влажности получают редко.

Перейдем к рассмотрению способов подавления возмущений активным воздействием на материал. Наиболее распространенными способами являются:

1. Измельчение образца сыпучего материала, освобоисдающее от погрешностей, связанных с гранулометрическим составом и состоянием поверхности частиц; достигается также значительное уменьшение погрешностей от неоднородности влажности материала. Измельчение образца чаще всего применяют в кондуктометрических влагомерах. Следует отметить, что для ряда материалов (дубовая кора, некоторые зерновые культуры) при использовании образцов, измельченных и уплотненных относительно высокими давлениями (0,6-0,7 кгс/см и выше), были получены градуировочные зависимости, совпадающие с градуировочной характеристикой для неизмель-ченных образцов (при той же величине давления).

Для размола зерна до введения в датчик часто применяют лабораторные мельнички; опыт пока..ал, что лучшими являются мель-нички с приводом от электродвигателя, дающие тонкое и равномерное измельчение образца за короткий промежуток времени. При .применении отдельного измельчающего устройства часть влаги образца теряется до его введения в датчик. Убыль влаги в мельНичке указанного выше типа сравнительно невелика и учитывается при градуировке влагомера, ио потери влаги при переносе измельченного образца из мельнички в датчик могут достигнуть больших величин (особенно при работе с зерном повышенной влажности). Они зависят от параметров (температура, влажность и скорость движения) окружающего воздуха и промежутка времени между размолом и измерением. Эти факторы могут служить источником неустранимых погрешностей.

Для устранения указанных недостатков, сокращения длительности и упрощения измерений в некоторых влагомерах размол образца зерна происходит непосредственно в датчике, что влечет за собой усложнение его конструкции.

2. Стабилизация плотности материала в воспринимающем элементе датчика. Плотность материала оказывает сильное влияние почти на все физические параметры, используемые для измерений влаж-, ности твердых тел и жидкостей. Для компенсации погрешности от плотности при измерениях влажности дисперсных материалов - сыпучих, рыхлых малосвязных, легко деформируемых волокнистых. и т. п. - применяют принудительное уплотнение исследуемого образца. ,