Анатолий Салтыков-Карпов - Искусство влагометрии твердых и сыпучих материалов

Развитие автоматизации и микроЭВМ усовершенствовало этот процесс и привело к регулировке температур, автоматическому взвешиванию, использованию встроенных микросушилок с вентиляцией, вычислению влажности по расчетной формуле, контролю окончания процесса сушки образца до его абсолютно сухого состояния, и т. п. При всех достоинствах прямой метод имеет существенные недостатки, ограничивающие его применение.

К ним можно отнести: 1)Сушка образцов может занимать от десятков минут до десятков часов; 2)Процесс обработки результатов очень трудоемок, требует ответственности и аккуратности; 3)Требуются большие энергозатраты; 4)Малоэффективен, так как не позволяет контролировать большие, представительные выборки; 5) Метод является разрушающим, производящим безвозвратные выборки, которые поступают в дальнейшем преимущественно в отходы; 6) Данные такого контроля не могут быть использованы для оперативного регулирования режимов и автоматизации процесса сушки.

Более перспективным оказалось применение косвенных методов влагометрии с использованием известных физических явления, которые могли иметь тесную статистическую связь электрофизических параметров (сопротивления, тока, емкости, излучений и т. п.) с влагой в твердом теле.

Рис. 2.1. Схематическое изображение удельного веса публикаций по методам влагометрии древесины.

1-методы высушивания; 2 – емкостный; 3 – кондуктометрический; 4 – сверхвысокочастотный; 5 – оптический; 6-радиометрический

Развитие прикладной влагометрии связано с развитием различных направлений в науке и технике. Появляется поле деятельности для экспериментов и реализации на практике. Мы провели анализ отечественных и зарубежных публикаций на основе тематических подборок по влагометрии, сделанными в Государственной Публичной библиотеке. Для этого использовались данные по развитию влагометрии 1962–1977 гг.

Было выявлено, что основное количество публикаций посвящено конструкциям приборов и работе с ними, примерно 40,8 %. За ними следуют публикации по емкостному методу – 12,8 %, сверхвысокочастотному 10,5 %, радиометрическому методу 9,5 %, методу высушивания 5,4 %, оптическим методам 2,9 %, кондуктометрическому методу 2,5 %. Для более наглядного представления тенденций развития каждого метода было построено схематическое изображение удельного веса публикаций по методам. Оно представлено на рис. 2.1.

Развитие этих методов требовало наличия материально-технической базы для разработки таких систем контроля. На начальном этапе развития влагометрии, используя постоянный ток, были разработаны первые простейшие Влаг с игольчатыми датчиками. Начало кондуктометрической (игольчатой) влагометрии было заложено в конце 19 – начале 20 века. До сих пор этот метод все еще остается живучим, несмотря на яростную критику его недостатков.

Развитие радиотехники и измерений позволило расширить исследования и решать проблему, измеряя связь влаги и емкости, диэлектрической проницаемости, электромагнитного затухания, комплексного сопротивления и т. п… Этот метод является более информативным и ему было уделено множество публикаций. Он более прост для реализации.

Для разработки кондуктометрических Ивлагдостаточно познаний в области измерений на постоянном токе, электротехнике, и древесиноведения.

Для разработки емкостных Бвлагк этим знаниям необходимо добавить знания в области радиотехники, радиоприемных и радиопередающих устройств, измерительной технике, измерениях параметров диэлектриков, антенным устройствам, источникам стабильного питания радиочастотных устройств, конструирования высокочастотной радиаппаратуры и измерительной техники.

Развитие радиолокации позволило создавать излучатели и приемники сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона. В качестве СВЧ излучателей и приемников вместо иголок стали использоваться рупорные антенны различных форм, которые пронизывали своей энергией образцы древесины любой толщины насквозь. В зарубежной конкурентной борьбе специалисты по игольчатой влагометрии вводят клиентов в заблуждение, распространяя ложные слухи о том, что эти методы являются поверхностными. СВЧ энергия распространяется от рупора к рупору в свободном пространстве, где перемещается измеряемый материал. Этот метод обладает высокой проникающей способностью на любую глубину. Но он чувствителен к структуре древесину. Электромагнитный вектор излучаемой волны еще дополнительно вращается и искажает показания в древесине. На рис. 2.2 показана процедура измерения влажности таким методом.