Документ описывает методы измерения влажности в капиллярно-пористых материалах, таких как древесина и бумага, включая использование различных типов влагомеров, таких как психрометры, гигрометры, диэлькометрические и инфракрасные влагомеры. Обсуждаются принципы работы этих устройств, включая использование диэлектрической проницаемости и инфракрасного излучения для оценки уровня влажности. Также подчеркивается влияние влажности на электрические свойства материалов и точность измерений в зависимости от различных факторов.

1. Измерение влажностиПрофессиональное училище №15

2. Устройства для измерения влажностиВлага является обязательным компонентом капиллярно-пористых материалов, к которым относится древесина, целлюлоза, бумага и картон. Для количественной характеристики содержания влаги в материале применяют две величины: влагосодержание и влажность. Влагосодержанию соответствует также термин абсолютная влажность. Влагосодержанием U определяется отношение массы влаги тв, содержащейся в материале, к массе абсолютно сухого материала та.Измерение и автоматическое регулирование влажности воздуха необходимы в производственных и складских помещениях. Для этого применяются психрометрические и конденсационные влагомеры – психрометры и гигрометры.

3. Устройства для измерения влажностиСуществуют многочисленные методы измерения влажности на основе косвенных измерений. Среди влагомеров широкое распространение получили:диэлькометрические, (индуктивные, емкостные), основанные на измерении диэлектрической проницаемости бумажного полотна в зависимости от его влажности;СВЧ-влагомеры, использующие изменение степени поглощения или отражения энергии электромагнитных волн сверхвысокой частоты в зависимости от влажности полотна;ИК-влагомеры, основанные на измерении степени поглощения или отражения энергии инфракрасных волн в зависимости от влажности;

4. Устройства для измерения влажностикондуктометрические, построенные на связи влагосодержания с активным (омическим) сопротивлением отрезка бумажного полотна, находящегося между электродами в цепи постоянного или переменного тока промышленной частоты;емкостно-индуктивные, использующие связи влагосодержания бумажного полотна, перемещающегося в поле колебательного контура, и потерь мощности колебательного контура вследствие изменения активного и реактивного сопротивлений;тепловые, действие которых основано на зависимости теплопроводности и теплоёмкости веществ от влажности.

5. Устройства для измерения влажностиИзмерение влажности инфракрасными влагомерами основано на двух методах:измерение инфракрасного излучения, отраженного влагосодержащим элементом;абсорбционный метод, основанный на измерении поглощения ИК-излучения при попадании на бумажное полотно.Рассмотрим устройство ИК-влагомера, измеряющего влажность по интенсивности поглощения ИК-излучения влажным бумажным полотном.Для измерения влажности бумажного полотна применяют специальные лампы накаливания 1 с нитью накала из вольфрама с иодным циклом. Длина волны ИК-излучения берется строго определенной. Схема ИК-влагомера

6. Устройства для измерения влажностиИзвестно, что вода наиболее полно поглощает (абсорбирует) энергию с длиной волны 1,94мкм, поэтому перед накатом бумажного полотна устанавливают излучатель с длиной волны 1,94 мкм, а в прессовой части предпочтение отдается длине волны 1,45 мкм. Через ИК-светофильтр 2 лучи попадают на два зеркала 4и рассеиваются ими в равномерный размытый световой поток. ИК-лучи попадают на движущееся бумажное полотно. Чем выше влажность бумажного полотна, тем интенсивнее поглощается ИК-излучение. В отраженном потоке интенсивность ИК-излучения снижается. Отраженные лучи фокусируются рефлектором 5на фоторезистор из сульфида свинца, включенный в плечи электронного моста с усилителем 8, сигнал с которого подается на измерительный прибор7. Более наглядное представление о работе ИК-влагомера дает цветной рисунок.

7. Устройства для измерения влажностиДля бумажного полотна характерно влияние влажности на электрические свойства материала. Удельное сопротивление бумажного полотна в зависимости от влажности может изменяться на 12-18 порядков. Во избежание явления поляризации электродов для измерения влажности применяют переменный ток высокой частоты 100-400кГц. При этом принципиально могут быть применены два способа измерения влажности:измерение «сквозного» сопротивления: электроды располагаются с противоположных сторон бумажного полотна. Сопротивление бумажного полотна на постоянном расстоянии имеет определенную величину при определенной влажности.измерение поверхностного сопротивления, при котором электроды располагаются с одной стороны бумажного полотна, но при этом значительно возрастает погрешность измерений. Чем толще бумажное полотно или картон, тем выше погрешность измерений, поскольку бумажная масса по своей влажности неоднородна.Погрешность измерения влажности составляет 1% при изменении температуры на каждые 10оС. При постоянной температуре погрешность измерения влажности бумажного полотна составляет 0,3-0,5%.

8. Устройства для измерения влажностиДля бумажного полотна характерно влияние влажности на электрические свойстваДиэлькометрический влагомер

9. Устройства для измерения влажностиПринцип действия влагомера основан на зависимости диэлектрической проницаемости бумажного полотна от его влажности.

10. Устройства для измерения влажностиДля измерения влажности бумажного полотна собирают схему моста переменного тока. В плечах моста устанавливают два конденсатора, один из которых является конденсатором-датчиком, а второй подстроечным конденсатором, балансирующим мост переменного тока. Для повышения точности измерений частоту электронного моста повышают до 100-400МГц, поскольку емкость конденсатора изменяется в интервалах нескольких пикофарад.

11. Устройства для измерения влажностиПусть ток первичной обмотки трансформатора пошел вниз, тогда в двух вторичных обмотках трансформатора токи пойдут вверх.При изменении влажности бумажного полотна изменяется емкость конденсатора-датчика, а, следовательно, изменяется его реактивное сопротивление. При настройке оба конденсатора имеют одинаковое реактивное сопротивление, поэтому оба встречных тока через резистор Rнагрузки компенсируют друг друга. При рассогласовании электронного моста возникает падение напряжения на резисторе Rнагр. Схема кондуктометрического датчика