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]


нуль и верхний предел шкалы по эталонам отражения в виде таблеток соответствующих химических соединений (для эталона белизны - таблетки баритовые или окиси магния). Влагомер длябумаги имеет элемент настройки на массовую толщину, устанавливаемый- по образцу бумаги исследуемого сорта, влажность которого известна. Пример простой схе.мы влагомера по отражению показан на рис. 5-8.

Измерение по описанному методу освобождает от некоторых пе-грешностей, присущих другим методам; по сравнению с методом поглощения преимуществом является одностороннее расположение излучателя и приемника. Однако, как и в других методах, основан-

ных на отражении излучения, • измеряемой величиной является

влажность поверхностного слоя материала, которая в ряде случаев (тяжелые сорта бумаг, наличие градиентов влажности по толщине .материала) неудовлетворительно характеризует среднюю влажность материала. Отмечалось также, что при измерениях сыпучих материалов наличие некоторых примесей (например, окисей металлов - РегОз и др. - в огнеупорах) вызывает большие погрешности.

Значительно меньшее значение, чем инфракрасные, имеют оптические влагомеры, работающие в области видимых лучей и основанные на способности некоторых твердых м-атериалов изменять свою окраску и коэффициент отражения в функции влагосодержания. Влажность материала оценивают по отражению излучения, соответствующего широкому участку видимого спектра.

Уменьшение отражательной способности поверхности с ростом влажности, наблюдаемое почти у всех грунтов и почв, было использовано в фотоэлектрическом почвенном влагомере.

Влагомеры па принципе отражения видимого света в ряде случаев и, в частности, для тонко измельченных (порошкообразных) материалов имеют удовлетворительную чувствительность и точность; их достоинством является простота конструкции. В то же время они неприменимы при высоких влагосодержаниях (у грунтов для и>20%), а изменения гранулометрического состава и наличие примесей, отличающихся своими оптическими характеристиками, могуг вызвать большие погрешности.

Поглощение видимого спета было использовано и для автоматического контроля наличия пераствореннон влаги в авиационных топливах. Для контроля влагосодержания некоторых нефтепродуктов применялся также метод точки помутнения, основанный на постепенном охлаждении образца и определении его температуры в момент начала образования тумана. Некоторые приборы этого типа описаны в [Л. 5-14].

Теплофизические влагомеры основаны на зависимости от влажности материала его теплофизических параметров - коэффициента теплопроводности Я, удельной теплоемкости с и коэф-

Рис. 5-7. Характеристики инфракрасного влагомера на принципе отражения для листовых материалов.

/ - кожа; 2 - льняное полотно; 3 - бумага; 4 - байка; 5 - шерсть.



фициента температуропроводности а=Я/ф (р - плотность материала). Эта зависимость наблюдается у всех капиллярнопористых материалов и была исследована экспериментальным путем для многих материалов [Л. 5-15].

Как правило, параметры Я и с нелинейно и монотонно увеличиваются с ростом влагосодержания и; однако у некоторых материалов зависимость Я(ы) имеет экстремум. Зависимости Х(и) и с(и) описываются эмпирическими формулами, достаточно точными лишь для одного материала или определенной группы материалов.


Рис. 5-8. Схема устройства инфракрасного влагомера на принципе

отражения.

/ - образец материала; 2 -диск со светофильтрами; 3 - синхронный электродвигатель; 4 - зеркала; 5 -лампа; 6 -вогнутое зеркало; 7 - фоторезистор.

Рассматриваемые влагомеры применялись для грунтов, строительных материалов и конструкций, а затем и других твердых материалов и (в меньшей степени) жидкостей.

Большинство осуществленных влагомеров основано на зависимости (W) (практически па результат измерения влияют и другие параметры материала). Величину % определяют известными методами, преимущественно нестационарными (отличающимися по сравнению со стационарными методами меньшей длительностью опыта), например по скорости нагрева материала, в который введен нагреватель. При идеализации системы материал - налреватель (проволоч-вый нагреватель бесконечцой длины и пренебрежимо малой толщины в бесконечной однородной и изотропной среде) повышение температуры на некотором расстоянии от нагревателя описывается уравнением [Л. 5-16]

д 1п t ЛяЪ. Р

4:at

(5-11)

где б - температура, °К; t - время, сек; q - количество выделенного тепла на единицу длины нагревателя, дж/(м-сек); г - расстояние от



напевателя, м; К - коэффициент теплопроводности,.j3wc/(jk-сек-"К); а - температуропроводность, м/сек.

При этом были приняты нулевые начальные условия (при t=0, dQldt=0), соответствующие стационарному состоянию. Если т= =4а г2>50, правую часть уравнения (5-И) можно заменить величиной, к которой она асимптотически приближается при т->-оо:

При условии 9=const угол наклона пря.мой Q{\gt), построенной в полулогарифмических координатах, однозначно характеризует величину %, а следовательно, и влажность материала.

В практической реализации метода датчик-зонд длиной 22 см имел 9 термопар, расположенных в непосредственной близости от проволочного нагревателя. Так как в реальных условиях начальные условия не соответствуют стационарному состоянию, применялся дифференциальный датчик, у которою холодные слои термопар находились во втором цилиндрическом корпусе, расположенном на расстоянии 15 см от корпуса с горячими спаями. Обе части датчика вводились в полости, высверленные в объекте измерения. Прибор применялся для исследования динамики увлажнения строительных конструкций и ограждений. Аналогичный зонд применялся для почв, причем наклон прямых 6(lgO характеризовал влажность почвы, не насыщенной влагой или пористость насыщенной.

Влажность широкого класса твердых материалов и жидкостей можно определять также по скорости охлаждения предварительно нагретого зонда, роль которого выполняет, например, чувствительный элемент термометрического датчика, нагреваемый до температуры 6i=6m-1-A6 (A6=c6nst, 6м - температура образца материала) [Л 5-Л7]. В этой модификации метода регулярного теплового потока измеряемой величиной являлся интервал времени At, в течение которого термометр охлаждался до температуры б2=6м-1-Д6/2. При условии термического . равновесия образца с окружающей средой результат измерения не зависит от изменений начальной температуры в широких пределах.

В приборе [Л. 5-18] результат измерения зависит от теплоемкости материала. Датчик представляет собой теплоизолирующий цилиндр, в полости которого установлен (по оси цилиндра) нитевидный термометр сопротивления н в центральном поперечном сечении--плоский электрический нагреватель. Исследуемый материал окружает внешнюю поверхность цилиндра и заполняет его полость. С помощью нагревателя кратковременно выделяют фиксированное количество тепла (тепловой импульс) и измеряют приращение температуры.

Теплофизические влагомеры отличаются простотой конструкции; их можно исупользовать для измерений в полевых и производственных условиях, а процесс измерения можно автоматизировать. При условии миниатюризации датчиков с их помощью можно определять не только интегральную влажность, но локальные значения, распределение влажности в объеме материала и т. д. К недостаткам следует отнести сильное влияние плотности материала, его гранулометрического состава и термического контакта с чувствительным элементом; наличие поверхностной влаги в зоне контакта может вызвать большие погрешности. Для выполнения измерения необходимы отбор пробы или введение датчика в массу материала. От этого метода




[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]

0.0506