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]

где А - затухание в материале; W - влажность; R=-- массовая толщина; Iz - коэффициент пропорциональности, характеризующий исследуемый материал и не зависящий от R. При постоянстве толщины d слоя материала (размера, параллельного направлению распространения волны) выражение (4-17) можно записать в виде

AkiW,

где Wo6 - объемная влажность материала, характеризующая в данном случае массу воды, отнесенную к единице площади «просвечиваемого» материала.

Идентичный характер имеет влияние плотности для влагомеров СВЧ, у которых измеряется фазовый сдвиг волны в свободном пространстве. Таким образом, при измерениях с помощью диэлькометрических влагомеров, работающих на любых частотах, необходимо или стабилизировать плотность исследуемого материала, или вводить поправку в результаты измерения на изменения плотности.

Влияние гранулометрического состава сыпучих материалов проявляется особенно сильно при их «свободной» насыпке, без внешнего уплотнения. На частотах ниже 10 гц это влияние обусловлено изменениями плотности материала в междуэлектродном пространстве при изменениях размеров и формы отдельных частиц. При измерениях на СВЧ размеры частиц (точнее, их соотношение с длиной волны А,) оказывают влияние на отражение, рассеяние и поглощение ими энергии; считается, что частицы с диаметром больше .Я,/4 приводят к повышенному ослаблению. Имеющиеся данные о влиянии рассматриваемого параметра противоречивы.

.Для устранения влияния степени дисперсности материала можно уплотнить образец постоянной массы в постоянном объеме, т. е. получить одинаковую плотность материала в междуэлектродном пространстве. При этом необходимым условием является отсутствие резкой разницы в размерах отдельных частиц; если размеры частиц сильно отклоняются от средней величины, следует предварительно измельчать наиболее крупные частицы.

При работе с зерном различных сельскохозяйственных культур определенное значение приобретают показатели, связанные с «натурным» (насыпным) весом зер-



на. Эффективным способом устранения влияния этого параметра является применение датчиков с уплотнением, стабилизирующим массу образца в постоянном объеме. Это было доказано при применении влагомеров СВЧ на принципе ослабления к бетонной смеси, инертные заполнители которой имели различный фракционный состав [Л. 4-32], а также к анионитам и катионитам. В обоих случаях размеры частиц были значительно меньше длины волны. При измерениях фазовым влагомером СВЧ (Л. 4-22] влажности цементных материалов, разделенных на ситах с диаметром отверстий от 0,1 до 10 мм, при свободной засыпке было установлено закономерное увеличение ослабления А и фазового сдвига А<р (при И=const) с увеличением размера частиц. Однако после пересчета на объемную влажность (iT. е. с учетом плотности материала) экспериментальные точки для всех фракций легли вблизи единых графиков зависимости A{Wo) и Дф(№об).

Особое значение приобретает степень дисперсности в эмульсиях типа «вода в масле» или «масло в воде».

Опыт измерения влагосодержания жидких диэлектриков показывает, что е растет с повышением не только концентрации дисперсной фазы (воды), но и степени ее дисперсности. Это наблюдается при измерениях диэлектрических параметров молока, смесей глицерина с водой и растительных-масел. Кроме того, увеличение дисперсности повышает устойчивость эмульсии, т. е. способность частиц воды не отделяться от внешней фазы и не коагулироваться в капли, что является необходимым условием стабильности результатов измерений влагосодержания. Рассматриваемый фактор имеет большое значение при измерении влажности нефтепродуктов (см. §1-1 и 3-2).

Наиболее сложным является вопрос о влиянии химического состава материала. Для жидких диэлектриков имеются теоретические и экспериментальные данные об отсутствии влияния содержания электролитов на их диэлектрические свойства. В то же время степень минерализации воды (у сырых нефтей, например, она может изменяться в очень широких пределах) оказывает существенное влияние на tg6 водонефтяной эмульсии.

Экспериментальные данные, относящиеся к твердым материалам, свидетельствуют о сильном влиянии химического состава (включая состав непроводящих компо-



ментов) материала на его влажностные характеристики, полученные без разделения составляющих полного сопротивления датчика. Так, например, данные автора и ряда других исследователей указывают на невозможность использования единой градуировки влагомера для углей и торфов различных типов и месторождений, хотя степень измельчения и уплотнения образца, а также другие факторы, влияющие на результаты измерения, поддерживались одинаковыми. У дисперсного материала более простого состава - песка градуировка диэлькометрических влагомеров неоднозначна для песков, происходящих из разных карьеров.

Влияние содержания электролитов не только на е", но и на г было установлено и для ряда других материалов, например хлопчатобумажной ткани, непропи-танной и пропитанной насыщенным раствором NaCl [Л. 4-33]. Высокая концентрация электролита резко повышала е ткани, причем приращение е увеличивалось с ростом влажности. Кроме того, измерения для льняных, меланжевых, камвольных и суконных тканей подтвердили существенные расхождения градуировочных кривых для тканей с различной природой волокна.

При применении диэлькометрических влагомеров диапазона мегагерц к растительному материалу с ничтожным содержанием электролитов - зерну хлебных злаков - затруднительно получение единой градуировки для зерна различных типов, районов и условий произрастания, даже в пределах одной культуры. В данном случае объект измерения имеет биологический ха-• рактер и, кроме разного химического состава, имеются различия в формах и видах связи влаги и других физико-химических, биологических и биохимических свойствах живого организма.

Наметились два способа ослабления влияния химического состава объекта па результаты измерения ди-элькометрическими влагомерами.

Первый заключается в применении устройств, из.ме-ряющих реактивную составляющую сопротивления датчика (е материала) без учета или с подаБлеиием активной составляющей («" материала). Второй путь сводится к повышению, рабочей частоты. Некоторые исследователи считают достаточным повысить рабочую частоту влагомера в пределах нескольких единиц или десятков мегагерц.




[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]

0.0511