Принцип действия влагомера. Влагомер. Виды и работа. Применение и собенности конструкции. Влагомеры для дерева

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.

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=).

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.

Часто во время технологического процесса необходимой задачей является измерение влажности древесины. Дело в том, что излишняя влажность сырья может послужить причиной изготовления некачественной продукции, а соответственно нанести ущерб всему предприятию. Именно этим обусловлено то, что на сегодняшний день такой прибор, как влагомер древесины, находит все более широкое применение.

Сегодня существует достаточно большое количество видов подобного оборудования. Рассмотрим основные виды влагомеров и принцип их действия. На сегодняшний день самое большое распространение получили инструменты, работающие по кондуктометрическому и диэлькометрическому методам. Рассмотрим их более детально.

Разновидности влагомеров, используемых для измерения влажности древесины

Первый тип аппаратов для , работа которого основана на кондуктометрическом методе измеряет электрическое сопротивление материала, изменяющееся в зависимости от того, какой уровень влаги в нем содержится. Основным рабочим элементом такого влагомера древесины являются заостренные иглы из металла, которые в процессе измерения уровня влажности материала производят погружение в него. При включении прибор начинает замерять, каково электрическое сопротивление между древесиной и иглами, после чего по специальной формуле, которая уже заложена в память процессора прибора, происходит вычисление непосредственно влажности материала.

Основными достоинствами влагомера кондуктометрического метода действия является то, что он достаточно прост в использовании, он имеет упрощенный датчик, который основан на работе двух игл. Немаловажно также и то, что такой способ измерения влажности сырья является довольно быстрым, что также можно записать только в преимущества данного аппарата. Однако такой влагомер имеет и недостаток, при его использовании нарушается целостность материала, что может повлиять на дальнейший процесс его переработки.

Вторым распространенным сегодня типом влагомеров, для древесины, является аппарат, работа которого основана на диэлькометрическом методе измерения. В данном случае устройство производит измерение диэлектрической проницаемости сырья. Поскольку диэлектрическая проницаемость воды является много большей, нежели у других веществ, то судя по ее количеству в исследуемом материале вполне возможно получение достоверной информации о том, какое количество процентов влаги содержится в древесине.

Влагомер, основанный на диэлькометрическом методе измерения, работает за счет генератора радиочастот, которые могут варьироваться от трех до тридцати мГц. Генератор является основным рабочим элементом влагомера такого типа. Измерение происходит за счет вмонтированных в аппарат контактных площадок, поэтому этот способ измерения не является разрушительным.

Принцип действия влагомеров

Принцип действия такого устройства является достаточно простым: контактные площадки плотно прижимают к исследуемому материалу, с усилием не более одного килограмма, и включают влагомер, который начинает производить замер. Токи высокой частоты проникают вглубь материала, а микропроцессор воспринимает данные переданные устройством и начинает перерасчет формулы, после чего выдается результат замера. Стоит отметить, что память микропроцессора устройства уже хранит данные о плотности тех веществ и материалов, которые будут подвергаться исследованию. Поэтому измерение таким устройством является процессом нетрудоемким и не занимает много времени.

Основными достоинствами такого метода измерения можно назвать, прежде всего, высокую точность замеров. К тому же диапазон замеров влажности у данного приспособления очень высок. Немаловажным преимуществом является и то, что результаты влагомер диэлькометрический выдает очень быстро, что бывает просто необходимо на отдельных видах производства. Как уже было сказано выше, данный аппарат не нарушает целостности исследуемого сырья, что крайне важно при работе с ценными породами дерева. Единственным недостатком влагомера, применяемого для измерения влажности древесины, такого типа, является то, что при влажности ниже одного процента, точность может быть несколько снижена.