Принцип работы влагомера. Измеритель влажности древесины (влагомер): виды устройства, обзор моделей. Игольчатые и бесконтактные влагомеры

Влажность - показатель содержания водыв физических телах или средах. Для измерения влажности используются различные единицы, частовнесистемные. Влажность зависит от природы вещества, а в твёрдых телах, кроме того, от степени измельчённости илипористости. Содержание химически связанной, так называемой конституционной воды, например гидроокисей, выделяющейся только при химическом разложении, а также водыкристаллогидратнойне входит в понятие влажности.

Влажность можно характеризовать также влагосодержанием , или абсолютной влажностью - количеством воды, отнесённым к единице массы сухой части материала. Такое определение влажности широко используется для оценки качества древесины.

Эту величину не всегда можно точно измерить, так как в ряде случаев невозможно удалить всю неконституционную воду и взвесить предмет до и после этой операции.

Влагомер представляет собой прибор для измерения влагосодержания газоообразных (газов), жидких (жидкостей) и твердых веществ (сыпучих, гигроскопичных и других). Влагомеры бывают гигрометрические, гигроскопические, электрохимические (для жидкостей и газов), психрометрические, емкостные, кондуктометрические (жидкость, твердые и сыпучие материалы), а также влагомеры, основанные на явлении ядерного магнитного резонанса.

Принцип действия влагомера основан на диэлектрической проницаемости измеряемых объектов. Влагомером улавливаются корреляционные изменения измеряемого материала, при воздействии на его поверхность. Прибор определяет количество влаги в объекте. Зачастую на показания влагомера не влияют ни температуры измеряемых веществ, ни наличие статического электричества.

Емкостные датчики влажности (влагомеры) в последнее время становятся всё более распространенными. Они не дороги, просты в эксплуатации и обеспечивают очень точные показания.

Основа этих датчиков – емкостные влагочувствительные элементы. Маленькая, тонкая стеклянная или керамическая подложка является основой для электродной системы, влагочувствительного полимерного слоя и слоя золота, который проницаем для паров воды

Влагомеры нашли свое применение в области измерения, мониторинга и управления влажностью при таких технологических процессах как сушкадревесины, сушкадерева (пиломатериалов), сушкезерна, зернопродуктов, сыпучихигигроскопичныхматериалов. Влагомеры широко используются в строительстве, мебельномпроизводстве, столярномделе. Влагомеры измеряют влажность бетона, мебельного щита, влажность стен, влажность в помещении при проведении ремонтных работ, укладке паркета. Зачастую влагомеры совмещают с датчиками влажности и температуры, в том случае, когда нужно измерять не только влажность, но и температуру.

82. Если жидкость протекает по сечению трубопровода, каким равенством она определяется. Единицы измерения вязкости жидкостей.

Вязкость - свойство жидкостей оказывать сопротивление перемещению одного слоя относительно другого. Количественно вязкость характеризуется значением динамической вязкости или коэффициентом внутреннего трения. Характерной особенностью этого вида трения является то, что оно наблюдается не на границе твердого тела и жидкости, а во всем объеме жидкости.

Вискозиметр - это прибор, предназначенный для определения вязкости. Самыми распространёнными вискозиметрами являются ротационныевискозиметры, капиллярныевискозиметры, ультразвуковыевискозиметры, вискозиметры с падающим шариком и вибрационныевискозиметры.

За единицу динамической вязкости в Международной системе единиц принимают вязкость жидкости, в которой напряжение сдвига, создаваемое силой 1Н между двумя слоями площадью 1, вызывает градиент скорости 1м/с при расстоянии между слоями 1 м. Единица динамической вязкости в СИ Па *с, в системе СГС – пуаз (П=). На практике часто пользуются кинематической вязкостью, которая представляет собой отношение динамической вязкости к плотности жидкости. Единица измерения кинематической вязкости(в СГС- стокс; Ст=).

Влагомер – это прибор, направленный на измерение влажности различных твёрдых тел или воздуха. В данном случае речь пойдёт о влагомере для древесины. Это устройства широко применяется в процессе создания изделий из дерева, а также на лесозаготовительных предприятиях, так как от влажности зависит качество сырья и будущей готовой продукции.

Принцип работы влагомера

Раньше влажность древесины определяли исключительно по ГОСТу. Этот метод довольно сложный и занимает немало времени. Он заключается в отделении небольшого куска древесины, взвешивании его и высушивании в специальном сушильном шкафу. Чтобы узнать влажность, образец повторно взвешивают в высушенном виде и сравнивают результаты. Как правило, образец должен провести в сушильном шкафу не менее 24 часов, но на практике время сушки может затягиваться и до трёх дней.

Несмотря на точность результата, у этого метода масса недостатков. Во-первых, это, конечно же, время проведения исследования. Во-вторых, для эксперимента необходимо отделить кусочек. Когда речь идёт о готовом изделии, то это, разумеется, неприемлемо.

Спасение одно – влагомер для древесины. Этот небольшой прибор в считанные секунды выдаёт требуемый результат. Принцип его работы довольно прост. Он отталкивается от значения удельного электрического сопротивления древесины. В зависимости от влажности, это значение меняется. Кроме скорости исследования, преимуществом является и тот факт, что не нужно повреждать изделия, отделяя от него частицу.

Влагомер для древесины измеряет влажность изделия в процентах. Единственный недостаток этого прибора в том, что он может выдавать небольшую погрешность. Она колеблется в пределах 2-10 %. Что касается первого метода измерения (по ГОСТу), то погрешность не превышает 1%.

Такая погрешность возникает по двум причинам. Первая причина – произведение локального замера. Впрочем, это решается по средствам проведения замера в нескольких местах. Вторая причина заключается в том, что удельное электрическое сопротивление древесины зависит не только от её влажности, но и от иного фактора, а именно от плотности материала. Дело в том, что каждый вид дерева имеет свою плотность. Это важно учитывать при работе с прибором.

Игольчатые и бесконтактные влагомеры

Влагомер может быть представлен в различных вариантах. Выделяют два типа этого прибора, каждый из которых имеет свои особенности и преимущества.

Первый тип – кондуктометрический или игольчатый влагомер . Этот прибор оснащён небольшими иглами из металла, которые необходимо погрузить в древесину для получения результата. После того, как прибор погружен в материал, он начинает создавать электрическое сопротивление между металлическими иглами и материалом.

Работать с таким прибором предельно просто. Его необходимо погружать в дерево строго перпендикулярно. После того, как все показания будут получены и сняты, их нужно скорректировать, отталкиваясь от таблицы, чтобы получить наиболее точный результат.

Преимущества игольчатого влагомера заключаются в его низкой стоимости и высокой точности. Однако есть и недостатки. Во-первых, игольчатый влагомер для древесины повреждает материал при проведении замера, что неприемлемо, когда речь идёт о готовых изделиях или об очень дорогом материале. Во-вторых, данный тип прибор практически неспособен показывать влажность ниже 5%.

Второй тип – диэлькометрический или бесконтактный влагомер. Он создан на основе генератора радиочастот, который и позволяет получить довольно точный результат. Перед работой с прибором на нём следует установить вид древесины, что значительно упрощает задачу тому, кто производит замеры. После того, как необходимая информация установлена, прибор достаточно просто прислонить к материалу и нажать кнопку. В ту же секунду результат будет получен.

Разумеется, такой тип влагомера стоит на порядок дороже предыдущего, однако он имеет существенные преимущества. Одно из преимуществ – простота работы. Так как для работы с влагомером не нужно прилагать никаких физических усилий, справится с ним любой человек. Ну а второе преимущество – бережное отношение с материалом. После измерения влажности на древесине или готовом деревянном изделии не остаётся никаких следов.

Нужна ли функция запоминания результатов?

Функция запоминания результатов очень важна для влагомера, так как она существенно упрощает работу с ним. Но самое главное, что такая функция даёт ряд иных полезных возможностей.

Во-первых, на основе данной функции можно получить возможность рассчитывать среднюю величину по результатам проведённых замеров. Даже с самым простым влагомером вам нужно сделать несколько замеров в разных местах материала. Это указано в инструкции и без подобной манипуляции результат нельзя считать верным. После того, как выполнены все замеры, нужно высчитать среднее значение, что, в принципе, несложно. Однако когда речь идёт про десятки замеров в день, то возможность автоматического подсчёта оказывается крайне полезной.

Во-вторых, на базе описанной выше функции можно высчитать так называемый тренд. Обратите внимание, это возможность есть только во влагомерах со встроенной функцией замера влажности воздуха. Итак, тренд – это сравнение показаний за последние сутки. Вы получаете распечатанную информацию, где все расписано буквально по минутам. Кроме того, прибор помечает, какой намечается тренд (он может быть положительным или отрицательным).

В-третьих, если в вашем влагомере есть функция памяти, он может запоминать минимальные и максимальные значения за определённый период времени , который вы можете установить самостоятельно, и демонстрирует их на экране прибора. Кроме того, если показатели влажности становятся чрезмерно низкими или высокими, прибор сам обратит на это ваше внимание.

Наличие дополнительных функций

В магазинах представлен широкий выбор различных влагомеров для древесины. Ряд из них стоит дороже остальных, так как наделен дополнительными функциями. Стоит ли платить больше за наличие подобных функций?

Чаще всего влагомер наделён такими дополнительными функциями, как измерение влажности воздуха и измерение температуры воздуха. Если вы занимаетесь обработкой древесины, то очень важно знать влажность воздуха в помещении, в котором проходит работа. Не менее важна и температура для контроля работы с деревом. Однако если перед прибором вы ставите единственную задачу – измерять влажность древесины, то, разумеется, в таких дополнительных возможностях нет смысла. В этом случае не стоит переплачивать, а лучше отдать предпочтение классическому варианту.

Другие виды влагомеров

Влагомер для древесины – не единственный прибор, который используется во время строительных и других работ. Существует множество разновидностей этого инструмента. Вот лишь самые распространённые из них:

влагомер для бетона;
влагомер для кирпича;
влагомер для зерна;
влагомер для семян;
влагомер для бумаги;
влагомер для почвы.

Одной из самых главных характеристик строительных материалов (строительных смесей, дерева) и сыпучих продуктов (зерно, крупы, мука) является влажность. В настоящее время одним из самых инновационных приборов для измерения влажности является влагомер портативный . Компактный и удобный в применении прибор позволяет всего за несколько минут определить уровень влажности измеряемых образцов. Различные модели и типы влагомеров используют разные варианты измерений. Рассмотрим основные принципы действия влагомеров .

Весовой метод

Самым простым и распространенным способом измерения влажности является весовой метод. Суть метода заключается в измерении массы образца, который высушен в герметичной камере и измерении его массы до просушивания. Этот метод имеет несколько недостатков:

Высокая погрешность измерений;

Необходимость забора образца, что в некоторых случаях достаточно сложно.

Волосяной метод

Основой этого метода является свойство волоса изменять свои размеры в зависимости от его влажности. По изменениям длины волоса можно определить относительную влажность воздуха. На сегодняшний день вместо волоса используют различные синтетические материалы. Приборы на основе этого метода называют гигрометры, они имеют высокую точность измерений и пригодны для лабораторных исследований. Недостатком этого метода является невозможность измерить влажность твердых материалов.

Психрометрический метод

Основными компонентами данного метода измерений являются два термометра, одлин из них влажный, а другой сухой. С влажного термометра испарение молекул воды будет происходить намного интенсивнее, вследствие чего он будет охлаждаться. Результатом произведения измерений этими термометрами является разница их показаний, с помощью которой можно высчитать влажность воздуха. Этот метод наиболее точный из вышеперечисленных, а в качестве термометров сегодня используют современные датчики температуры более чувствительные к изменениям температуры.

Диэлькометрический метод

Суть метода заключается в измерении диэлектрической проницаемости материалов, которая меняется в зависимости от влажности. Специальные датчики устанавливают на поверхность исследуемого образца и поддают влиянию электромагнитного поля с определенной частотой. В результате этого в материале возникают незначительные токи, которые фиксируются датчиками, способными по этим величинам определить диэлектрическую проницаемость, следовательно, и относительную влажность. На основе этого метода работает большинство бытовых измерителей влажности.

Кондуктометрический метод

Метод основан на измерении электрического сопротивления материала между иглами прибора. По результатам измерения можно высчитать процентное содержание влаги в измеряемом материале. На данном способе основан принцип работы влагомера для древесины. Недостатком этого способа является необходимость частичного разрушения материала при прокалывании иглами, что не всегда является возможным, вследствие большой ценности материала. Также этот метод не применяется в портативных приборах при измерении влажности менее 5%, вследствие необходимости большого приложения напряжения.

Нет похожих записей

Это очень важный параметр, который учитывается при выполнении многих видов работ, в частности - строительных. При этом определяющую роль играет точность измерений. Дело в том, что разные модели влагомеров портативных (приборов для измерения относительной влажности) работают по определенному принципу, что напрямую влияет на погрешность результатов. Итак, рассмотрим основные методы измерений, применяемые в современных влагомерах.

Весовой метод

Это довольно простой и популярный метод измерения влажности, суть которого состоит в следующем: образец исследуемого материала тщательно высушивается в герметичной камере. Измерив массу образца до и после просушивания, можно узнать количество испарившейся воды и, следовательно, влажность материала в процентах. Измерение влажности воздуха проводится аналогично: в камеру помещается гигроскопический материал с известной массой, затем туда закачивается исследуемый воздух. При этом материал впитает в себя влагу из воздуха. Измерив его массу после измерений, можно рассчитать влажность исследуемого воздуха. Данный метод имеет два недостатка: низкая точность и необходимость в отделении части материала в качестве образца, что не всегда возможно.

Волосяной метод

В основе этого метода лежит одно весьма удивительное свойство волоса - он может менять свои размеры в зависимости от количества впитанной влаги. Таким образом, измеряя изменение длины волоса, можно рассчитать относительную влажность воздуха. Нынче вместо волос используются разнообразные полимеры. Несмотря на довольно высокую точность, гигрометры (влагомеры, использующие волосяной метод), не пригодны для измерения относительной влажности твердых материалов.

Психрометрический метод

В данном случае для измерения влажности воздуха используются два термометра - сухой и влажный. С влажного термометра быстрее будут испаряться молекулы воды, имеющие более высокую скорость, а те, которые движутся медленнее, останутся на его поверхности и, следовательно, будут его охлаждать. В итоге между показаниями двух будет небольшая разница. Зная показания сухого термометра и полученную в ходе измерений разницу температур, можно с помощью таблицы рассчитать влажность воздуха. Этот метод дает более точные результаты, чем два предыдущих. Кроме того, в современных влагомерах вместо термометров используются термодатчики, которые чувствительны даже к самым незначительным изменениям температуры.

Диэлькометрический метод

Этот метод основан на том, что в зависимости от влажности воздуха может меняться диэлектрическая проницаемость материалов. С помощью специальных датчиков, которые прижимаются к поверхности исследуемого материала, материал облучается электромагнитным излучением определенной частоты. В результате в нем возникают небольшие токи. По характеру их затухания прибор определяет диэлектрическую проницаемость и по определенному алгоритму пересчитывает ее в абсолютную влажность. К основным преимуществам данного метода относятся высокая точность и широкий диапазон измерений, а также высокая скорость обработки данных прибором. На сегодняшний день влагомеры, использующие диэлькометрический метод, становятся все более популярными и используются не только при строительстве, но и в бытовых целях.

Измерение влажности воздуха и твердых материалов — одна из важнейших задач не только в сложных технологических процессах, но и в обычной жизни. Такой параметр, как влажность воздуха в жилом или производственном помещении, играет важную роль для здоровья и самочувствия человека. Нестандартная влажность сырья на производстве может привести к выпуску бракованной продукции, а значит к финансовым убыткам. Поэтому влагомеры — приборы, измеряющие абсолютное содержание влаги в процентном отношении ко всей массе воздуха или твердого материала — находят все более широкое применение.

Прежде чем перейти к принципу работы современных влагомеров, необходимо осветить основные методы измерения абсолютного содержания влаги в воздухе и твердых материалах.

Весовой метод

Это традиционный и один из самых старых способов измерения влажности твердых материалов и воздуха. Он довольно прост — берется образец исследуемого материала, например кусочек дерева, и высушивается в специальной камере. Взвесив образец до и после сушки, можно вычислить влажность материала в процентном соотношении. Для измерения влажности воздуха поступают по-другому: в изолированную от атмосферы камеру помещается предварительно взвешенный гигроскопический материал и туда закачивается исследуемый воздух. Взвесив увлажненный гигроскопический материал, который принял в себя влагу из воздуха, также вычисляют процентное содержание влажности.

Влагомер, работающий на принципе весового метода

Хотя весовой способ прост и дает адекватные результаты измерений, он требует наличия дополнительных приборов — точных весов и специальных камер. Даже для производственных целей это довольно сложное в обращении оборудование, не говоря о домашнем использовании. К тому же, для твердых материалов требуется разрушить (отделить) небольшую часть материала как образец, что не всегда приемлемо.

Волосяной метод

Этот способ для измерения влажности воздуха применяется уже давно. В его основе лежит свойство волоса (гигроскопического материала), изменять свои размеры от степени увлажнения. Измеряя изменение длины волоса в зависимости от количества влаги в воздухе, мы тем самым меряем процентное содержание влажности самого воздуха. В последнее время этот метод трансформировался — вместо волоса применяют различные полимерные материалы, которые тоже реагируют на изменение влажности в воздухе. Влагомер, работающий на таком принципе, называется гигрометр. Естественно для измерения влажности твердых материалов такой способ не годится.

Психрометрический метод

Здесь для измерения влажности воздуха применены два термометра, один из которых обернут хлопчатобумажной тканью, смоченной в воде. Так как влага из ткани испаряется, расходуя на это тепло из окружающей среды, этот термометр всегда будет показывать более низкую температуру, чем другой. По специальной таблице разницы температур двух градусников можно узнать влажность окружающего воздуха. Этот прибор называется психрометр, а его показания более точны, чем у гигрометра. С появлением современных электронных компонентов вместо термометров используются полупроводниковые термодатчики, а цифровые микросхемы вычисляют влажность воздуха и индицируют результаты на жидкокристаллический дисплей.

Влагомер, работающий на принципе психрометрического метода

Специалисты сайта www.сайт отмечают, что кроме этих классических методов измерения влажности существует и ряд других методов, которые появились совсем недавно благодаря последним достижениям науки и техники. Перечислим наиболее распространенные из них:

Химический метод . Исследуемый образец обрабатывается специальным реагентом, который вступает в реакцию только с водой. Измеряя количество выделяемого газа или жидкости, можно вычислить влажность материала.
Оптический метод . Влагомер измеряет оптическую плотность материала, которая зависит от степени насыщенности его водой. Подходит для газов (воздуха) и твердых материалов.
Кондуктометрический метод . Влагомер измеряет электрическое сопротивление материала, которое изменяется в зависимости от содержания в нем влаги.
Диэлькометрический метод . Принцип работы влагомера основан на измерении диэлектрической проницаемости исследуемого материала. В зависимости от количества воды (диэлектрическая проницаемость воды намного выше, чем у других веществ), можно получить достоверную информацию о её процентном содержании в материале.

Остановимся на двух последних методах, так как именно на их основе сконструированы последние образцы портативных влагомеров, получивших широкое распространение в быту и на производстве.

Кондуктометрический метод

Неотъемлемая часть такого влагомера — острые металлические иглы, которые погружают в исследуемый материал (древесина, бетон и другие стройматериалы). Прибор измеряет электрическое сопротивление материала между иглами и по заложенной в память микропроцессора формуле вычисляет процентное содержание влаги.

Достоинства метода:

Простой датчик в виде двух игл.
Относительно несложный и быстрый способ измерения.

Недостатки метода:

Значительное влияние качества контакта игл с исследуемым материалом на результаты измерения.
Невозможность измерения влажности ниже 5-8 % портативными приборами. Для этого нужен источник высокого напряжения (500-1500 вольт), с помощью которого измеряют большие значения электрического сопротивления.

Однако главный недостаток данного метода — это то, что приходится частично разрушать исследуемый материал. Если для партии леса или бетонных конструкций это несущественно, то исследовать влажность деталей для мебели из ценных пород древесины, прокалывая их иглами, становится проблематичным.

Диэлькометрический метод

Для измерения влажности этим способом в конструкции влагомера используется генератор радиочастот 3-30 мГц, с помощью которого измеряют диэлектрическую проницаемость исследуемого материала. В конструкции прибора тоже есть датчики, но они представляют собой не остро заточенные иглы, а обычные контактные площадки с закругленными краями. Разрушить древесину, а тем более бетонную стяжку ими невозможно. Датчики прижимают с небольшим усилием в 0,5-1 кг к поверхности древесины или бетона, и производят замер. Высокочастотные токи проникают в материал на глубину до 20-30 мм, прибор оценивает величину затухания токов, которая зависит от свойств материала и его влажности. Микропроцессорный блок устройства пересчитывает величину диэлектрической проницаемости в абсолютную влажность. В памяти влагомера обычно хранятся данные о плотности материалов, на которые он рассчитан. Предварительный выбор пользователем породы древесины или марки бетона перед измерением увеличивает точность полученных результатов.

Достоинства метода:

Высокая точность измерений и широкий диапазон измерения влажности.
Высокая скорость получения результата замера.
Влагомер не повреждает поверхность исследуемого материала.

Недостатки метода.

Пониженная точность результатов измерений при влажности ниже 1 процента.

Таким образом, все большое распространение получают портативные влагомеры, принцип действия которых основан на диэлькометрическом методе.