Значительно более эффективен переход к измерениям на СВЧ в области сантиметровых и миллиметровых воли. Физически это обосновано превалированием в указанной области диэлектрических потерь в свободной воде над всеми другими видами потерь (см. рис. 2-3) и подтверждается рядом экспериментальных данных.

Сэкстон [Л. 4-34] путем расчетного и экспери-менталь-ного сравнения электрических свойств пресной и морской (содержащей около 4% солей) воды установил, что в области аномальной дисперсии (f=10H-lO Мгц) по мере повышения частоты они все больше сближаются и для частот больше 10* Мгц становятся одинаковыми.

Измерения автора, выполненные иа хромовой коже и пористом пенопласте {Л. 2-20] в широком диапазоне влагосодержаний, показали, что переходу от диапазона О-10 Мгц к сантиметровым волнам сопутствует значительное уменьшение погрешности от содержания электролитов. В пределах сантиметровой области достигается дальнейшее уменьшение этой погрешности при переходе от длины волн 3 см к I см. Еще более интересны данные, полученные при применении в сантиметровом диапазоне фазового влагомера [Л. 4-22]. Для искусственных смесей материалов цементного производства (трепел и трепел--колчеданные огарки в различных соотношениях) по. методу ослабления были получены различные влажностные характеристики A{W), а по фазовому (начиная с W=10%) -одна общая. Меньшая зависимость результатов измерения фазовым методом от состава твердого скелета материала подтвердилась и иа некоторых других материалах.

При измерениях по методу затухания на частоте 9,4 Ггц для чисто хлопчатобумажной ткани и такой же ткани с примесью искусственного" волокна были получены разные градуировочные кривые, а зависимость угла сдвига фаз от влагосодержания оказалась одинаковой для тканей обоих типов (Л. 4-23]. Если эта особенность фазовых влагомеров подтвердится для большого числа материалов, она будет являться их важным преимущество.м.

Влияние распределения влаги в твердом материале в диэлькометрическом методе аналогично рассмотренному в кондуктометрическом методе; при наличии поверхностной влаги получаются завышенные результаты измерения. Диэлькометрические влагомеры, следова-

тельно, также неприменимы непосредственно после замачивания материала, увлажнения его водой и т. п. Однако, как показало исследование автора иа зерне, влияние распределения влаги при прочих равных условиях сказывается в емкостном методе меньше, чем в коидуктометрическом. Изме13ения электрических характеристик зерна и хлопка-сырца позволили устано-. вить, что ошибку от неравномерности распределения влажности можно уменьшить повышением частоты.

Особенно большой эффект дает переход к СВЧ. На рис. 4-15 показаны результаты измерений на частотах 30 Ггц и 2,4 Мгц на физической модели материала с не-

Рис. 4-15. Влияние распределения, влаги в материале на результаты измерения влажности при различных частотах.

g -/=30 Ггц {Я=1 см); б -f=2,4 Мгц.

равномерным распределением влаги в виде пакета из трех образцов листового пенопласта, один из которых увлажнялся до разных значений влажности, а два остальных имели влажность, равновесную с окружающим воздухом [Л. 2-20]. Три варианта расположения увлажненного образца относительно сухих (рис. 4-15) соответствовали трем формам распределения влаги, причем интегральная влажность образца в целом оставалась неизменной. Расхождения между результатами измерений для положений 2, 3 при переходе с 2,4 Мгц

На СВЧ сократились в 3-4 раза. Аналогичные данные были получены при из.мереииях фазовым влагомером СВЧ.

В заключение остановимся на двух менее важных влияющих факторах. Анизотропия строения материала влияет на результаты измерения диэлькометрический методом, как и в большинстве других физических методов. Это относится к древесине; в {Л. 4-25] показано, что при измерениях на СВЧ (А,=3,4 см) ориентация волокон - угол наклона а волокон относительно вектора электрического поля-определяет наклон влажностных характеристик A{W).

При W=const затухание максимально при измерениях вдоль волокон (а=0) и минимально поперек волокон (а=90°). Аналогичное влияние оказывает ориентация волокон и при измерениях фазового угла на СВЧ.

Влияние «истории влажности» было исследовано автором на тех же образцах зерна и той же методике, что и в кондуктометрическом методе. При этом не удалось выявить какого-либо законо.мерного влияния «истории влажности» на результаты .измерения влажности диэлькометрический влагомером.

Глава пятая

МЕТОДЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ИЗМЕРЕНИИ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ

5-1. РАДИОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

В настоящей главе рассматриваются методы измерения влажности твердых и жидких материалов, основанные на зависимости их различных физических параметров (кроме электрических) от влажности. Эти методы, развитые в последние десятилетия, базируются в основном :на современных способах исследования состава, структуры и свойств вещества, использующих взаимодействие различных видов электромагнитных колебаний и ядерных излучений с исследуемым веществом. Общими достоинствами рассматриваемой группы методов является неконтактный способ измерения и отсутствие нару-