Устройство для дистанционного контроля влажности пиломатериала

Устройство для дистанционного контроля влажности пиломатериала

Реферат

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к устройствам для дистанционного контроля влажности пиломатериала.

Известны измерители влажности, использующие кондуктометрический метод измерения, основанный на связи влагосодержания древесины и ее омического сопротивления (Гладаревский В.М. и др. Метрологическое обеспечение приборов деревообрабатывающей промышленности. - М: Лесная промышленность, 1989, с.100-113; авт.св. СССР 241759, 1969, G01N 27/04; авт.св. СССР 261257, 1970, F26В 25/22).

Такая конструкция не обеспечивает необходимой достоверности при измерении влажности, т.к. датчики снимают показания с одного годичного слоя, но строение и величина годичных слоев различны и связаны с природными факторами. Установление нескольких датчиков в близлежащих слоях древесины и усреднение их значений усложняет измерение влажности.

Наиболее близким аналогом можно указать влагомер для измерения влажности древесины, приведенный в описании к патенту RU 2180746, 2002, G01N 27/04. Влагомер содержит датчик с тремя игольчатыми электродами и измерительный блок с индикацией.

Игольчатые электроды расположены по ломаной линии в виде прямого угла с образованием пар: одна для установления игольчатых электродов вдоль волокон, а другая - поперек. При этом утверждается, что такое расположение электродов обеспечивает получение информации о влажности не только поверхностных, но и внутренних слоев древесины.

На самом деле определяется разность проводимости вдоль и поперек годичных слоев древесины поверхностного слоя или слоя, в котором находятся концы электродов. Т. е. для получения информации о распределении влаги в объеме необходима замена электродов для достижения более глубоких слоев пиломатериала.

Задача, на которую направлено изобретение, состоит в создании устройства для дистанционного контроля влажности пиломатериалов, удобного в эксплуатации и обеспечивающего определение влажности как поверхностных слоев, так и глубжерасположенных слоев при одной установке датчиков.

Технический результат заключается в получении более достоверной информации о влажности благодаря возможности оценивать величину градиента влажности по толщине. А это позволяет выбирать режимы сушки пиломатериалов, уменьшающие его деформацию, определяемую градиентом влажности.

Техническая задача решается тем, что в устройстве для дистанционного контроля влажности пиломатериала, содержащем датчик с тремя игольчатыми электродами, расположенными на ломаной линии в виде прямого угла, образуя пары игольчатых электродов, одна из которых предназначена для установки вдоль волокон, а другая - поперек волокон пиломатериала, и измерительный блок с индикацией, согласно изобретению оно дополнительно содержит две системы плоских встречно-штыревых электродов, образующих планарный конденсатор, емкость которого зависит от содержания влаги в древесине, держатель электродов, выполненный в виде пластины из диэлектрического материала, на котором размещены игольчатые электроды и две системы встречно-штыревых электродов, устройство формирования высокочастотного сигнала, модулированного по частоте и длительности импульсов модуляции, к соответствующим входам которого подключены игольчатые и встречно-штыревые электроды, при этом один из встречно-штыревых электродов соединен со средним игольчатым электродом, и источник питания.

Устройство формирования высокочастотного сигнала состоит из ВЧ-генератора на туннельном диоде, мультивибраторе на двух усилителях-инверторах, двух конденсаторов, соединенных с усилителями-инверторами и образующих перекрестные положительные емкостные связи, диода и гасящего резистора, соединенного с одним из усилителей-инверторов и образующего с диодом нагрузку для этого усилителя-инвертора, один электрод туннельного диода подключен к точке соединения гасящего резистора и диода другой - к отводу катушки индуктивности.

Две системы плоских встречно-штыревых электродов служат для измерения диэлектрической проницаемости пиломатериалов на высокой частоте, что позволяет по величине диэлектрической проницаемости определять влажность более глубинных слоев древесины без механического вмешательства. Высокочастотный сигнал, модулированный по частоте и длительности импульсов модуляции, обеспечивает дистанционный контроль влажности вдоль и поперек волокон поверхностного слоя древесины, а также в более глубоколежащих слоях. При этом влажность вдоль и поперек волокон поверхностного слоя обратно пропорциональна длительности импульсов модуляции ВЧ-сигнала. Средняя влажность поверхностного слоя прямо пропорциональна частоте модуляции ВЧ-сигнала, а частота ВЧ обратно пропорциональна влажности более глубоколежащих слоев древесины.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена схема патентуемого устройства. Устройство для дистанционного контроля влажности пиломатериалов содержит датчик 1 с тремя игольчатыми электродами 2, 3 и 4, причем линии, соединяющие электроды 2, 3 и 3, 4, образуют прямой угол. Электроды 2, 3, 4 размещены на держателе 5, выполненном в виде пластины из диэлектрического материала, а между ними расположены две системы плоских встречно-штыревых электрода 6 и 7, образующих планарный конденсатор, емкость которого зависит от содержания влаги в пиломатериале. Устройство формирования высокочастотного сигнала состоит из двух усилителей-инверторов 8 и 9, образующих мультивибратор, конденсаторов 10 и 11, соединенные с усилителями-инверторами 8 и 9, образующих перекрестные положительные емкостные связи и определяющие масштабный коэффициент преобразования влажности древесины в длительности соответствующих импульсов; гасящего резистора 12, образующего с диодом 13 нагрузку усилителя-инвертора 9, ВЧ-генератора на туннельном диоде 14, один электрод которого подключен к точке соединения резистора 12 и диода 13, а второй - к отводу катушки индуктивности 15, соединенной одним концом с игольчатым электродом 3, а другим - с встречно-штыревым электродом 7. Электрод 3 соединен с электродом 6; электроды 2 и 4 соединены с усилителями-инверторами 8 и 9. Электропитание на устройство подается от источника питания 16.

Устройство работает следующим образом.

Для измерения влажности пиломатериала датчики накладывают на поверхность таким образом, чтобы пары игольчатых электродов 2, 3 и 3, 4 расположились вдоль и поперек слоев, соответственно заглубив их в древесину таким образом, чтобы пластина 5 легла на поверхность пиломатериала. При подаче напряжения от источника питания 16 мультивибратор на инверторах 8 и 9 начинает генерировать прямоугольные импульсы, при этом длительность первого из них определяется сопротивлением между электродами 2 и 3 и емкостью конденсатора 11, а следующего за ним - сопротивлением между электродом 3 и 4 и емкостью конденсатора 10. Таким образом, длительность первого импульса определяется влажностью вдоль слоев, а второго - поперек. Во время формирования второго импульса подается напряжение на ВЧ-генератор, выполненный на туннельном диоде 14, частота генерации которого определяется величинами индуктивности катушки индуктивности 15 и планарного конденсатора, образованного встречно-штыревыми электродами 6 и 7, который создает переменное электрическое поле в измеряемом образце и емкость которого определяется плотностью древесины и содержанием в ней влаги. Импульсно-модулированный разночастотный сигнал принимается антенной 17 измерительного блока 18, в котором, после его детектирования и математической обработки информативно важных параметров принятого сигнала, обеспечивается вычисление влажности вдоль, поперек и в глубине измеряемого образца и выведение полученной информации на индикаторное устройство (на чертеже не показано).

Таким образом при одной установке устройства обеспечивается комплексное непрерывное измерение влажности пиломатериала, что повышает достоверность измерений и оперативность принятия решений по изменению режимов сушки по текущему состоянию влаги в пиломатериале.

1. Устройство для дистанционного контроля влажности пиломатериала, содержащее датчик с тремя игольчатыми электродами, расположенными на ломаной линии в виде прямого угла, образуя пары игольчатых электродов, одна из которых предназначена для установки вдоль волокон, а другая - поперек волокон древесины, и измерительный блок с индикацией, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит две системы плоских встречно-штыревых электродов, образующих планарный конденсатор, емкость которого зависит от содержания влаги в древесине, держатель электродов, выполненный в виде пластины из диэлектрического материала, на котором размещены игольчатые электроды и две системы плоских встречно-штыревых электродов, устройство формирования высокочастотного сигнала, модулированного по частоте и длительности импульсов модуляции, к соответствующим входам которого подключены игольчатые и встречно-штыревые электроды, при этом один из встречно-штыревых электродов соединен со средним игольчатым электродом, и источник питания.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство формирования высокочастотного сигнала состоит из ВЧ-генератора на туннельном диоде, мультивибратора на двух усилителях-инверторах, двух конденсаторов, соединенных с усилителями-инверторами и образующих перекрестные положительные емкостные связи, диода и гасящего резистора, соединенного с одним из усилителей-инверторов и образующего с диодом нагрузку для этого усилителя-инвертора, один электрод туннельного диода подключен к точке соединения гасящего резистора и диода, а другой к отводу катушки индуктивности.