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]

Уплотнение сыпучего материала в меЖдуэлоктродпом пространстве уменьшает влияние ие только размеров частиц, но и состояния их поверхности, уменьшает и де.тает более постоянными контактные сопротивления между отдельными частицами материала и между электродами и материалом. Значение перечисленных факторов особенно велико при измерении влажности сыпучих материалов кондук-тометрическими влагомерами.

При сжатии сыпучих материалов их проводимость увеличивается вначале достаточно резко; с повышением давления рост проводимости замедляется и, начиная с некоторой величины давления, изменения давления почти пе влияют на величину сопротивления. Для уменьшения влияния колебаний степени уплотнения па результаты измерений приходится применять достаточно высокие давления, соответствующие области насыщения зависимости удельного сопротивления от плотности материала. В этом заключается осиовпон недостаток датчиков с уплотнением: большие усилия деформируют образец и в ряде случаев (например, при измерении влажности зерна) частично его разрушают. Вместо материала в естественном его состоянии объектом измерения становится искусственио спрессованный брикет из этого материала. Электрическое сопротивление такого брикета зависит и от механических свойств материала, таких как твердость, стекловидность зерна и т. п. При пр*ессованин образцов высокой влажности возможен частичный отжим влаги с ее выделением на электродах. Кроме того,. большие усилия приводят к повышенному износу датчика. Деформация или разрушение образца материала при измерении влажности исключают возможность повторного измерения, что также является эксплуатационным недостатко.м.

Если измерения проводятся при повышенной частоте, контактное сопротивление электрод - материал имеет меньшее значение, а значительное повышение проводимости материала между электродами усложняет измерение. Поэтому в датчиках диэлькометрических влагомеров величины удельных нагрузок, как правило, меньше, чем в кондуктометрических, и материал не подвергается большим деформациям. Конструктивное выполнение устройств для измельчения или уплотнения материала рассматривается ниже при описании конструкций датчиков.

3. Эмульгирование пробы, применяемое в неавтоматических электровлагомерах для эмульсий, в первую очередь нефтей, для перевода всей воды в устойчивое диспергированное состояние и предотвращения расслоения эмульсии. Эмульгаторами-служат обычно механические устройства - мешалкя, насосы, входящие в состав пробоподго-товитсльного устройства влагомера.

Значительно меньшее применение нашли другие способы изменения состава или строения исследуемого образца перед измерением влажности с целью улучшения физических параметров, используемых для этого измерения. Для уменьшения диэлектрических потерь в датчике можно смешивать сыпучие материалы (в определенном массовом отношении) с «растворителем» - дисперсным материалом с малыми -8 и tg б, например сухим песком. При этом одновременно устраняется влияние поверхностной влаги, но уменьшается чувствительность. Для измерения очень больших влагосодержаний нефтей также применялось смешивание исследуемого продукта с-обезвоженной нефтью.

Увеличение удельного сопротивления сливок (Л. 3-4] достигалось переходом от эмульсии типа «жир в воде», в которой вода с рас-



-1вореннымй в ней солйми образует Непрерывную фазу, к эмульсий «вода в жире» с водо11 в виде прерывистой фазы. Для этого применялся датчик специальной конструкции, в котором сливки перед поступлением в междуэлектродное пространство подвергались интенсивному механическому воздействию при одновременном охлаждении.

Другим способом, сильно влияюшим на характеристики объекта измерения, может служить изменение его температуры. Для измерения диэлькометрический методом низких влагосодержаннй в области преобладания связанной влаги сухих молочных продуктов было предложено подогревать их до -Ь60°С Л. 3-5]. Диэлькометрические измерения влалсности материалов с большой сквозной проводимостью, например ппщспых продуктов с високон влалностью, облегчаются путем перевода свободной влаги в твердую фазу, влекущего за собой повышение удельного сопротивл.ения материала. Для дис-крет1щх измерений с использованием этого способа была предложена конструкция емкостного датчика с термоэлектрическим холодильником.

•Для изменения характеристик объекта можно использовать и другие виды воздействий: упругие колебания, наложение электрического поля различной частоты и напряженности. Перечисленные способы усложняют конструкцию датчиков влажности и процесс измерения; в связи с этим они не нашли широкого применения.

Более распространен метод сравнения, в котором один датчик («измерительный») измеряет влажность контролируемого материала, а второй («эталонный») содержит этот же материал,но с постоянной влажностью (чаще всего равной нулю). Измерительный и эталонный преобразователи конструктивно могут быть объединены в одном датчике. Измерительное устройство сравнивает выходные сигналы обоих преобразователей; так как все свойства материала, кроме влажности, одинаковы, результат измерения является функцией одной лишь влажности. Этот способ может обеспечить одновременную компенсацию нескольких возмущающих величин - температуры, плотности, химического состава, сорта и других свойств материала. Он нашел применение в некоторых гигрометрах, а также в лабораторных и автоматических влагомерах для жидкостей - нефтей и нефтепродуктов. В последних применяются различные физико-механические и физико-химические способы получения обезвоженного «внутреннего эталона».

,В автоматических влагомерах непрерывного действия инерционность этой операции является серьезным недостатком, вызывая большие дияамнческие погрешцости влагомера. Громоздкость и большая длительность получения абсолютно сухого образца еще в большей степени сказываются при измерениях влажности твердых материалов, где добавляются затруднения, связанные с сохранелнем неизменным этого образца.

В некоторых датчиках предусмотрена возможность изменения постоянной электродов в процессе эксплуатации.

Перенастройка датчика осуществляется изменением его геометрических параметров, чаще всего расстояния между электродами. Она используется не только для обеспечения взаимозаменяемости датчиков при их серийном выпуске, но и для улучшения характеристик влагомера (повышение чувствительности датчика, настройка на определенный сорт материала) при работе с различными материалами.



3-3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ИСПОЛНЕНИЯ ДАТЧИКОВ

Конструкция датчика определяется главным образом свойствами материала, для которого датчик предназначен: агрегатным .состоянием, внешним строением, а также условиями работы (ручная или автоматическая загрузка .и выгрузка материала, проточные или погружные датчики).

1. Датчики для жидкостей имеют наиболее простую конструкцию, так как в них без дополнительных приспособлений обеспечивается однородное заполнение междуэлектродиого пространства. На практике нашли применение датчики цилиндрические, плоские и с внешним полем (только в диэлькометрических влагомер-ах): Цилиндрические датчики, состоящие из металлического корпуса, который служит наружным электродом, и коаксиального внутреннего цилиндрического электрода, отличаются простотой конструкции и удобством сопряжения с трубопроводом.

Оценка погрешностей цилиндрических датчиков, вызванных изменениями размеров или взаимного расположения электродов, показывает возможность построения серии датчиков с малым разбросом электрических параметров при относительно невысокой точности изготовления [Л. 3-6].

Плоские многопластинчатые датчики имеют несколько металлических параллельных пластин, скрепленных с помощью изоляторов. Увеличивая число и площадь пластин и уменьшая зазор между ними, можно увеличить рабочую ем.кость и чувствительность датчика, например, для измерения низких влагосодержаний. Однако величина минимального зазора ограничена (это относится и к цилиндрическим датчикам) градиентом электрического поля, а также размерами дисперсных частиц; ширина зазора должна превышать эти размеры ие менее чем л а два порядка. Кроме того, в плоских датчиках сложнее осуществить защитные покрытия электродов; в них возрастают утечки тока по поверхности изоляционных деталей, а при высокой влажности контролируемой жидкости возможно накопление воды в зазорах между электродами. Последнее обстоятельство препятствует применению многопластинчатых датчиков для измерения высоких влагосодержаний. Их можно применить для некоторых вязких и пастообразных материалов; в этом




[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]

0.0254