Многоволновой способ измерения влажности капиллярно пористых и дисперсных материалов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциаектнческ 1 хРеспублик рц 949430(ИМ,Кл,з с присоединением заявки Нов 6 01 Х 21/35 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Калининский ордена Трудового. Красного Знамейи,:, . политехнический институт(54) МНОГОВОЛНОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИвой 2 . Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способу для определения влажности дисперсных,и капиллярно-пористых материалов.Известен оптический двухволновой способ определения влажности.Данный способ измерения реализован за счет применения интерференционных светофильтров. Он заключается в том, что исследуемый на влажность образец поочередно облучают двумя длинами волн, соответствующими полосе поглощения и пропускания жидкой воды 1.Недостатками способа являются неполное использование спектра излучения (используются только две узкие спектральные полосы), низкая чувствительность в области больших влагосодержаний, это происходит вследствие того, что используются не все полосы поглощения жидкой воды в области спектра 0,71-3,30 мкм, а также использование интерферен-. ционных светофильтров для выделейия эталонной и аналитической длин волн из спектра излучателя.Наиболее близким техническим решением к изобретению является много волновой способ измерения влажности капиллярно-пористых и дисперсных материалов, включакхаий облучение образца инфракрасным излучением и регистрацию интенсивности отраженного излучения.Для моделирования заданного количества воды в нем используется селек. тивный многоволновой светофильтр в виде материала заданной форьы (например, цилиндра) прозрачного для инфракрасного излучения с спектральными характеристиками жидкой воды. Для ускорения .измерения влажности при этом способе градуировка может осуществляться по одной точке в случае линейной градуировочной кри" Недостатками известного способа являются невозможность градуировки прибора по одной точке в случае нелинейной градуировочной кривой, ф а также неполное использование спектра излучения и низкая чувствительность в области больших влагосодержаний.Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений влажности.Указанная цель достигается тем, что в многоволновом способе измерения влажности капиллярио-пористых и дисперсных материалов, включающем облучение образца инфракрасным излучением и регистрацию интенсивности отраженного излучения, образец последовательно облучают инфракрасным излучением с фильтрацией и без нее через слой жидкой воды толщиной 1,0-2,0 мм и по измеренному отноше нию их интенсивностей определяют влажность материала.На фиг. 1 показаны градуировочные кривые 1,2 и 3 инфракрасного влагомера дисперсных .материалов; на . 15 фиг.2 - обобщенная градуировочная кривая 4 инфракрасного влагомера дисперсных материалов; на фиг.3 зависимости отношения интенсивностей отраженного от образца материала инфракрасного излучения от толщины Фильтрующего слоя воды (кварцевый песок 903-.125 мкм), кривая 5 : 9/ = 24,37, кривая б : 3 Ч - 0,19; на Фиг.4 - зависимость отношения интенсивностей отраженного от образца материала инфракрасного излучения от толщины фильтрующего слоя воды торф осоковый низинный, степень разложения 30, зольность 3,1) кривая 7 : Ъ = 423,22, кривая 8 : Ю= 1,45; на фиг,5 - зависимости чувствительности фильтрую- щего слоя жидкой воды к измерению влажности материала от толщины ее слоя кривая 9 : кварцевый песок 90 И 125 мкм, кривая 10; торф осоковый низинный, степенью разложения 30 и зольностью 3,1.Для ускорения измерения влажности используют градуировочную кривую, 40 позволяющую проводить градуировку по одной точке независимо от материала и формы градуировочной кривой. В отличие от известного способа 45 измерения влажности дисперсных материалов, где для градуировки по неизвестному материалу требуется многократное определение влажности во всем рабочем диапазоне, в данном50 способе берется только одна проба и по. ней восстанавливается вся градуировочная кривая. Для.этого строится первоначальная кривая для данного. прибора по любому дисперсному материалу (например, кварцевый песок, торф, 55 почва, бумага и тц.), Затем произвольно выбирают на ней величину сигнала с регистрирующего прибора. Влажность, соответствующую этому сигналу, берут за константу этих 60 измерений (обозначают ее .через Жо) Затем строят обобщенную ггадуироночную кривую. Для чего необходимо текущее значение влажности И соответствующее определенному эначению величины сигнала 1;:1 /, разделить на ФрГрадуировку по неизвестному материалу осуществляют путем измерения Отношения 9(Ф с последующим определением измеренной (И.) пробы на влажность любым известным методом. После чего из соотношения й % опре 1 у деляют Фо, которая является константой для нового материала, Далее для измерения влажности материаланеобходимо отношение%Фумножитьна полученную константу %о и рассчитать значение искомой влажности.П р и м е р Проводят измерение влажности древесно-низинного торфа степенью разложения 45 и эольностью 10При измерении влажности получают сигнал 105 мкА, соответствующий отношению%(Щ = 0,5. Образец, измеренный на влажность известным методом показывает % = 300 абсолютная влажность, т,е. а:щ(05 =ЗОО/(=р=рр о/еДляопределения влажности в дальнейшем отношение%9 умножают на полученное значение Жр, . Допустим, чтб измеренный на приборе сигнал 1соответствует отношению %/Юр=0,8,тогда искомая влажность -Х; = 0,8 хх 0 ф 0 8 х 600 4Для достижения максимальной чувствительности при изменении влажности материала экспериментально определяют толщину слоя воды, через который происходит фильтрация ИК-излучения. Для этого снимают зависимость отношения интенсивностей отраженного от образца ИК-излучения, профильтрованного через слой жидкой воды. Материалы кварцевый песок и торф выбирают с двумя различными влажностями. Далее строят кривую измерения чувствительности в зависимости от толщины слоя воды, График представляет собой разницу для й.= соп 1 между двумя значениями 1 снятых при различной влажности материала. По максимуму кривой определяют оптимальную толщину слоя жидкой воды. В связи с тем, что с уменьшением толщины слоя воды менее 1 мм начинает возрастать ошибка его измерения, оптимальную толщину выбирают в.интервале 1,0- 2,0 мм.Опыты проделывают также на кварцевом песке с размером частиц 90- 125 мкм и фрезерном осоковом низинном торфе степенью разложения 30 и зольностью 3,1.На основе многоволнового способа .измерения влажности материалов разрабатывают и изготовляют инфракрасный влагомер ди.сперсных материалов. За счет использования всего спектраизлучателя в приборе упрощается процесс измерения инфракрасного излучейия, а также .за счет калибровки прибора по одной точке для неизвестного материала снижаются затраты времени на измерение влажности.Ориентировочный расчет годового экономического эффекта показывает, что в случае использования одного прибора при полной его загрузке на одном торфопредприятии он составляет примерно 5 тыс. руб. в год. Многоволновой способ измерения влажности капиллярно-пористых и дисперсных материалов, включающий облучение образца инфракрасным из-. лучением и регистрацию интенсивности отраженного излучения, о т л ичающий с я тем, что, с цельюповышения точности и расширения 5диапазона измерений, образец последавательно облучают инфракрасным излучением с фильтрацией и без неечерез слой жидкой воды толщиной1-2 мм, и по измеренному отношениюих интенсивностей определяют влаж ность материала. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Берлинер М.А. Измерение влажности. М., "Энергия", 1973, с. 185187.2. Заявка Великобритании 91511418,кл. С 01 М 21/30, опублик, 1978прототип). юер частии фЮю Ь 4 е,йф рамакенил Ю,4 ЬФг Ю 1 Д азложееи О% ЫЬ с 19,0