Способ определения содержания влаги в объектах при помощи преобразователя с буферным стержнем

(19) 1054 01 й,29/О ИЕ ИЗОБ СВИДЕТЕЛЬСТВУ РЕТЕН ОПИСА К АВТОР й инсти- .И,КобеФ. Загоние корОДЕРЖАПОМОЩИ 1 М СТЕРределению ъектов аку ушающего вляется по ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СНИЯ ВЛАГИ В ОБЪЕКТАХ ПРИПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С БУФЕРНЬЖНЕМ(57) Изобретение относится к оп физико-механических свойств об стическими методами неразр контроля, Целью изобретения я Изобретение относится к определению физико-механических свойств объектов акустическими методами неразрушающего контроля и может быть использовано для определения влажности зеленой массы растений.Известен способ определения содержания влаги в объектах, заключающийся в том, что измеряют исходный вес обьекта, высушивают объект, измеряют вес сухого обьекта и по разности измеренных весов определяют влажность объекта.Однако известный способ имеет недо. статочно широкую область применения вышение достоверности определения содержания влаги в зеленой массе растений благодаря осуществлению измерений амплитуды ультразвука, отраженного контролируемым объектом при двух диаметрах пучка зеленой массы растений, за счет чего происходит учет плотности упаковки пучка. Осуществяют акустический контакт буферного . стержня преобразователя с перпендикулярным срезом пучка зеленой массы исходного диаметра и измеряют амплитуду отраженного границей раздела ультразвука, Затем уплотняют зеленую массу и.измеряют новый ее диаметр и новую амплитуду отраженного границей ультразвука. Поочередноосуществляют акустический контакт буфер-; ного стержня с водой и воздухом и измеря. ют каждый раз амплитуду отраженного границей ультразвука, С помощью измеренных параметров по расчетной формуле определяют содержание влаги в зеленой: массе растений. 1 табл., 1 ил. вследствие того, что он осуществим только .в стационарных условиях.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения содержания влаги в объектах при помощи прербразователя с буферным стер-, жнем, заключающийся в том, что поочередно осуществляют акустический контакт буферного стержня с исследуемым обьектом, водой и воздухом, излучают ультразвуковые колебания, принимают колебания, отраженные от границы буферный стержень - контактирующая с ним среда, измеряют при этом соответственно амплитуды 01, 0210 Преобразователь подключают к генератору импульсов, например к генератору 15, отраженного от границы буферный стержень-воздух. В качестве измерителя ампли 20 ЗО 35 40 45 з =2 ь 01(О 1 - О 1) 50 и 0 з принятых колебаний и с их помощьюопределяют содержание влаги.Недостатком данного способа являетсянизкая достоверность определения содержания влаги в зеленой массе растений 5вследствие того, что на амплитуду принятыхУЗ колебаний, отраженных контролируемым объектом, влияет не только на влаж-.ность элементов зеленой массы, но иплотность упаковки пучка,Цель изобретения - . повышение достоверности определения содержания влаги взеленой массе растений благодаря осуществлению измерений амплитуды принятыхУЗ. колебаний, отраженных контролируем ы м объектом, и ри двух диаметрах пучказеленой массы растений, за счет чего происходит учет. плотности упаковки пучка,На чертеже представлен график зависимости параметра Мз от отношения Ях/Яоинтегральной площади контакта буферногостержня из оргстекла с жидкой фазой к сечению УЗ пучка при Кж = 0,109,2Способ определения содержания влагив объектах при помощи преобразователя с 2. буферным стержнем заключается в следующем.Иэ исследуемой зеленой массы растений формируют пучок диаметром О 1 с перпендикулярным срезом, Осуществляютакустический контакт буферного стержня сосрезом пучка диаметром О 1. Излучают преобразователем УЗ колебания, принимаютим же колебания, отраженные от границыбуферный стержень - срез пучка зеленоймассы диаметром О 1 и измеряют амплитуду01 принятых колебаний, Затем уплотняютзеленую. массу растений и измеряют диаметр О,. уплотненного пучка, Осуществляютакустический контакт буферного стержня сосрезом пучка диаметром 02 и аналогичнымобразом измеряют амплитуду 04 колебаний, отраженных от границы буферныйстержень - срез пучка зеленой массы диаметром 02. После этого поочередно осуществляют акустический контакт буферногостержня с водой и воздухом и также измеряют соответствующие амплитуды 02 и 01отраженных колебаний. Содержание влагиопределяют по величине параметра Мз сучетом амплитуды 02, причем первый опоеделяют из выражения- 2 ь 2 ОУ О 1 01.О)5где Мь - коэффициент отражения акустических колебаний на границе раздела буферного стержня с воздухом.Способ определения содержания влагив объектах при помощи преобразователя с буферным стержнем реализуется следующим образом.Формируется пучок зеленой массы растений таким образом, чтобы его диаметр был больше диаметра ультразвукового преобразователя. Пучок фиксируется и разделяется перпендикулярно элементам зеленой массы, производится измерение диаметра Р 1 поперечного среза пучка,прибора УДММ, осуществляют контакт бу- .ферного стержня с воздухом и производятизмерение амплитуды 0 з, из эхо-импульса. туд может быть использован осциллографС 1-65,Затем осуществляют контакт буферного стержня с поперечным срезом пучка зеленой массы и измеряют амплитуду 01 эхо-импульса, отраженного от границы буферного стержня с поперечным срезом пучка первоначального диаметра 01,После этого уплотняют пучок зеленой массы так, чтобы диаметр его поперечного среза оказался меньше первоначального диаметра, производят измерение нового диаметра 02. осуществляют акустический контакт буферного стержня с поперечным срезом уплотненного пуика зеленой массы и измеряют амплитуду 04 эхо-импульса, отраженного от границы буферного стержня с поперечным срезом уплотненного пучка. Затем удаляют с рабочей поверхности буферного стержня остаток влаги. осуществляют его контакт с водой.и измеряют амплитуду 02 эхо-импульса, отраженного от границы буферного стержня с водой.В качестве показателя влажности зеленой массы используют коэффициент отражения 1 з ультразвука на границе буферного стержня с интегральной поверхностью элементов зеленой массы на поперечном срезе пучка по формуле ЯКоэффициент отражения Мь ультразвука на границе буферного стержня с воздухом, входящий в формулу (1), вычисляют по известной формуле, содержащей волновые .сопротивления материала буферного стержня и воздуха.Величина Мз линейно зависит от интег 2ральной площади жидкой фазы на границебуферного стержня с поперечным срезомэлементов зеленой массы растений(О 1 - О)ражения акустическихце раздела буФерного циент она гранвоздухом ф тр "йо 5 У(файф 5 тт5 а5 гР Я Яж о" щв, б.(Я ж/Я, ) - (1 - Я ) /1,5 где кж и Ь - коэффициенты отражения УЗ на границе буферного стержня с жидкой и 5 (3) твердой фазами элементов зеленой массы,; гРасчеты для воздуха показывают, чтоЯж и Ят - интегральные площади контак- кь - 1 с точностью до 4-го знака. та буферного стержня с жидкой и твердой Сравнение данного ультразвукового фазами в пределах сечения УЗ пучка; способа определения содержания влаги с Яо - сечение УЗ пучка; 10 традиционным для зеленой массы растений о - интенсивность УЗ. способом высушивания подтверждает доТак как статочно высокую достоверность первого. Ят Яж Результаты сравнения для зеленой массы шести образцов кормового растения амарант(в порядке возрастания номера образ сЗ =с ж Я +1 ст (,1 - Я ) ца: КАргентина, 4-63-ГДР, к-Гана,о о 2 2 2 ж 2к-США, ВИР-СССР, к-Китай), разили з = (ж -Ь ) + Мт . личных по географическому происхождеао П ско ьк ь 2 и ь 2 не зависят от ва и- нию, семена которых были получены изж и т не зависят от вариации содержания влаги, и, следовательно, 20 коллекции ВИР, пРиведены в таблице, от вариаций величины Яж/Яо, то з являет-. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ся линейндй функцией величины яж/я, Ес Способ определениясодержания влаги ли Я /Я . = 1 (при стопроцентной в объектах при помощи преобразователя сж о влажности) то к 2 =2 буферным стержнем, заключающийся етом, влажности, то 3 = жЗначение к 2 пол чают и тем осущес - 25 что поочередно осуществляютакустический аления контакта буферного стержня с во- контакт буферного стержня с исследуемым дой, измерения амплитуды О 2 сигнала и бьектом, водои и воздухом, излучают ультвычисления по формулеразвуковые колебания, принимают колебания, отраженные от границы буферный(2) 30 стержень - контактирующая с ним среда, 03измеряют при этом соответственно ампли. Когда Яж/Яо = 0 (высушенная зеленая туды О 1, О 2 и Оз принятых колебаний и с их масса), Мз = Мт. Значение Ь определяется помощью определяют содержание влаги, путем измерения амплитудыУЗ сигнала,от- о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью раженного от границы буферного стержня с 35, повышения достоверности определения высушенной зеленой массой, Измерения содержания влаги в зеленой массе растепоказали, что эта амплитуда почти не отли- ний, предварительно формируют из зеле- чается от амплитуды эхо-импульса, отра- ной массы растений пучок диаметром 01 с женного от границы буферного стержня с перпендикулярным срезом, первоначальвоздухом, 40 ный акустический контакт буферного стержМожно принять 1. 1. 2ня осуществляют. со срезом пучкаТаким образом, тарировочный график диаметром 01, затем уплотняют зеленую буферного стержня строится по точкам с массу растений, измеряют диаметр 02 упкоординатами /1, 1 ж / и /0,1/. лотненного пучка, дополнительно осущест 2На чертеже приведен тарировочный 45 вляют повторный акустический контакт график, на котором по оси абсцисс отложе- буФерного стержня со срезом пучка диаметны значения Яж/Яо, по оси ординат - значе- ром 02 и измеряют при этом амплитуду О ния Мз, принятых колебаний, а содержание влаги Для определения влажности исследуе- определяют по величине параметра Мз сг могообраэцазеленоймассы растений про учетом амплитуды О 2, где кз = 2 Мь22изводят над ним все перечисленныеО 1 0 - О 10 операции, вычисляют по формуле (1) значение Мз, по тарировочному графику находят значение Яж/Яо, а относительное содержат ние влаги ЧЧ вычисляют по формуле . 5и стержня с1741054 ОД оставитель В,Гондаревскийехред М,МоргенталКорректор М,Демчик Редак ткина аказ 2082 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретенйям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101