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]

которого можно изменять ступенями с помощью переключателя, и источника постоянного напряжения IJ= = const. Падение напряженияна добавочном сопротивлении R в определенных пределах является линейной функцией \gX.

Значительный интерес представляет (особенно для широкодиапазонных автоматических влагомеров) возможность переключать ступени R не вручную, а автоматически. Эта задача была решена [Л. 4-3] введением функционального преобразователя типа диодной матрицы между датчиком (сопротивление X) и входом электронного вольтметра. Потенциальный электрод датчика соединен с выводами омического делителя напряжения несколькими цепями, каждая из которых содержит диод и последовательно включенный резистор. При сопротивлении X->-оо, т. е. малом входном напряжении преобразователя, все диоды заперты. По мере уменьшения X и возрастания входного напряжения диоды поочередно отпираются и параллельно постоянному сопротивлению R включается все большее число резисторов.

Шкалу влагомеров с ламповыми вольтметрами можно спрямить с помощью логарифмических усилителей, т. е. усилителей, имеющих логарифмическую зависимость выходного напряжения от входного [Л. 4-4].

Допол"нительные погрешности кондуктометрических влагомеров. Результаты измерений в кондуктометрических влагомерах зависят не только от средней влажности материала, но и от многих других факторов: а) формы и взаимного расположения электродов; б) стадии завершения переходного процесса в электрической цепи в момент отсчета; в) напряжения источника питания; г) температуры материала; д) Химического состава материала; е) степени однородности материала, а у дисперсного материала и от степени его уплотнения; ж) распределения влаги в материале; з) рода тока (его частоты).

При измерении проводимости в цепи постоянного тока при постоянной величине напряжения у влажных материалов наблюдается уменьшение со временем проводимости, а следовательно, и силы тока в цепи. Явление убывания силы тока во времени может быть объяснено появлением в диэлектрике нарастающей э. д. с. поляризации, противодействующей приложенному напряжению. Скорость уменьшения силы тока во времени постепенно



снижается. Явление спадания тока усиливается с ростом влажности; оно зависит и от химического состава материала.

В связи с ионным характером проводимости влажных материалов явление поляризации в этих материалах подчиняется законам, подобным законам поляризации в растворах электролитов. Эффект поляризации усиливается с ростом напряженности электрического поля, т. е. с увеличением напряжения, приложенного « электродам, а также с увеличением .плотности тока на электродах.

Определенное аначение имеют конструкция электродов и материал, из которого они изготовлены. Так, например, при измерении влажности сыпучих материалов принудительное сжатие образца материала уменьшает эффект поляризации. При измерении влажности посредством вращающихся электродов спадания тока во времени не обнаруживается.

Спадание тока, проявлением которого является кажущееся увеличение сопротивления датчика, может служить причиной погрешности измерения, величина которой зависит от промежутка времени между включением влагомера и моментом отсчета.

Наиболее эффективным способом борьбы с поляризацией является измерение сопротивления датчика в цепи переменного тока. Однако при применении тока частотой 50 гц явление поляризации, особенно при повышенной влажности, сохраняется в достаточно сильной степени. Для полного его устранения необходимо повысить частоту до предела, обусловленного конкретными условиями измерения (максимальной влажностью и химическим составом исследуемого материала, конструкцией датчика, материалом электродов и т. п..). Как правило, эта частота находится в звуковом диапазоне. Необходимо подчеркнуть, что применение переменного тока, устраняя или ослабляя эффект поляризации, не оказывает существенного влияния на другие характеристики кондуктометрического метода измерения влажности; изменяется лишь абсолютная величина сопротивления датчика.

С ионным характером проводимости связано влияние и другого электрического параметра - величины напряжения, приложенного к электродам. Сквозная проводимость образца влажного материала зависит от величи-

7-1507 , 97



ны приложенного «апряжения (при прочих неизменных условиях измерения). Величина сопротивления изменяется по гиперболической кривой, характерной для полупроводников: при повышении напряжения сопротивление уменьшается. Это обстоятельство имеет особое значение для кондуктометрических влагомеров по схеме многопредельного омметра. Если различным поддиапазонам соответствуют неодинаковые напряжения на электродах, то одной и той же влажности соответствуют различные величины измеряемого сопротивления Rx на соседних перекрывающихся поддиапазонах.

Из факторов, связанных со свойствами и состоянием материала, наибольшее значение имеет влияние температуры материала. Сопротивление капиллярнопористых материалов, как и всех диэлектриков с ионной проводимостью и большинства полупроводников, уменьшается с повышением температуры. Зависимость сопротивления Rx влажных материалов от температуры t описывается показательной функцией

R = k,e-, (4-1)

где ki, kz - постоянные положительные коэффициенты, характерные для данного материала при определенных условиях измерения.

Логарифмирование (4-1) дает:

\gRx=\gky-k2t\ge=A-Bt.

где А и В - постоянные.

Температурная зависимость сопротивления материала имеет, следовательно, такой же характер, как и зависимость этого сопротивления от влажности при малой и средней влажности i[cm. формулу (2-2)].

Линейная зависимость \gRx от температуры подтверждается и экспериментальными данными, полученными автором. На рис. 4-4 представлена эта зависимость для трех образцов зерна пшеницы и ржи при постоянной влажности образцов. Кривая / была получена на датчике с вращающимися электродами, кривые 2 и 3 - на датчике с прессованием образца.

В пределах линейной зависимости \gRx{W) влияние температуры на результаты измерения влажности можно




[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]

0.0241