Многоволновой способ измерения влажности капиллярно- пористых и дисперсных материалов

Многоволновой способ измерения влажности капиллярно- пористых и дисперсных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 081280 (21) 3215952/18-25 (51) М. КЛ. с присоединением заявки Нов

Г> 01 Х 21/35

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

РНУДК 535,8 (088. 8) Опубликовано 070882. Бюллетень Ко 29

Дата опубликования описания 07,0882

A.е.Афанасьев, Г.A.Àðõèïoâ, н.В.чураеЫ и н.И.Гамаюнов с ,. :J (12) Авторы изобретения

Калининский ордена Трудового. Красного Знамейи,. политехнический институт (71) Заявитель (54) МНОГОВОЛНОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ,КАПИЛПЯРНО-ПОРИС 1ЫХ И ДИСПЕРСНЬИ

МАТЕРИАЛОВ вой Г2) °

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 многоволновой 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 селективный 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 криНедостатками известного способа являются невозможность градуировки прибора по одной точке в случае нелинейной градуировочной кривой, а также неполное использование спектра излучения и низкая чувствительность в области больших влагосодержаний.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений влажности.

949430

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- 10 нию их интенсивностей определяют влажность материала.

На фиг. 1 показаны градуировочные кривые 1,2 и 3 инфракрасного влагомера дисперсных .материалов; на . !5 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 (кварце-: вый песок 90 с - .125 мкм), -кривая 5 : 9/ = 24,37Ъ, кривая б : ЗЧ вЂ” 0,19Ъ; на фиг.4 — зависимость отношения интенсивностей отраженного от образца материала инфракрасного излучения от толщины фильтрующего слоя воды { òîðô осоковый низинный, степень разложения ЗОЪ, зольность

3,1%)I кривая 7 : A = 423,22Ъ, кривая 8 : Фl= 1,45Ъ; на фиг.5 - зависимости чувствительности фильтрующего слоя жидкой воды к измерению влажности материала от толщины ее слоя кривая 9 : кварцевый песок

90 «.С{ 125 мкм, кривая 10; торф осоковый низинный, степенью разложения ЗОЪ и зольностью 3.,1Ъ.

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 данном

50 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 т..ц.), Затем произвольно выбирают на ней величину сигнала с регистрирующего прибора.

Влажность, соответствующую этому сигналу, берут за константу этих . 60 измерений (обозначают ее .через %01

Затем строят обобщенную ггадуироночную кривую. Для чего необходимо текущее значение влажности И., соответствующее определенному эначению величины сигнала 1; = 1 /), разделить .на Ф(о

Градуировку по неизвестному материалу осуществляют путем измерения отношения ф/Фо„с последующим определением измеренной (V9-) пробы на влажность любым известным методом.

После чего из соотношения ®-/% опре1 О деляют 9(, которая является константой для нового материала. Далее для измерения влажности материала необходимо отношением „/ o„ умножить на полученную константу р и рассчитать значение искомой влажности.

Пример.. Проводят измерение влажности древесно-низинного торфа

E степенью разложения 45Ъ и эольностью 1ОЪ ..

При измерении влажности получают сигнал 105 мкА, соответствующий отношениюФ„./Щ -= 0,5. Образец, измеренный на влажность известным методом показывает \9 = 300о абсолютная влажность, т.е. = Ä./à5 =300/

/=ор =боо /О.

Ф

Для определения влажности в дальнейшем отношение%„/ óìêîæàþò на полученное значение Жо, . Допустим, что измеренный на приборе сигнал 1„. соответствует отношению %„/%o1=0,8, тогда искомая влажность -Х; = 0,8 х.

x W« = 0ñ8 х 600Ъ = 480:.

Для 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

d-= cont между двумя значениями }„ снятых при различной влажности

1 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 тол-. щину выбирают в.интервале 1,02,0 мм.

Опыты проделывают также на кварцевом песке с размером частиц 90125 мкм и фрезерном осоковом низинном торфе степенью разложения ЗОЪ и зольностью 3,1Ъ.

На основе многоволнового способа .измерения влажности материалов разрабатывают и изготовляют инфракрасный влагомер ди.сперсных материалов.

3а счет использования всего спектра

949430 излучателя 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.

Формула изобретения

Многоволновой способ измерения влажности капиллярно-пористых и дисперсных материалов, включающий облучение образца инфракрасным из-.

Ю O О О rue иОЮ 10ОтлгЮМасабиа МфЪ

« 01 аз Ъ/оЭ

Фие.1

1 Ибарцебай песок, нанси а,юный,аилер частии й,20пп Ч4е -В,йо

2 7орср осонобый низинный,стеаено аамакенилЛ73 МФТИ f01,og д. Тарр 6рИесный. наинный, стеаена разеожееи й?,4 ЫЬ И9,0

21

1S

1З

11 лучением и регистрацию интенсивности отраженного излучения, о т л ичающий с я тем, что, с целью повышения точности и расширения

5 диапазона измерений, образец последа вательно облучают инфракрасным излучением с фильтрацией и без нее через слой жидкой воды толщиной

1-2 мм, и по измеренному отношению их интенсивностей определяют влаж10 ность материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Берлинер М.А. Измерение влажности. M., "Энергия", 1973, с. 185187.

2. Заявка Великобритании 91511418, кл. G 01 N 21/30, опублик. 1978 (прототип) .

949430

CHILI УЯ ц(У ао

02 фФ Р,д РЮ 1д д

Уф

Фйг. Э

go y

us

Mof

1Х

Фаz

ВНИИПИ Эакаэ 5733/28

Тираж 887 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,ул.Проектная,4