Способ измерения влажности материалов Советский патент 1984 года по МПК G01N25/56 

Изобретение относится к измериельной технике, в частности к способам для измерения влажности материалов .

Известен способ измерения влажности, включающий нагрев исследуемого материала с последующим измерением разности температур в материале до и после нагрева, по которой судят о его влажности. При этом используется зависимость теплопроводности и теплоемкости материала от его влажности. Чем суше материал, тем меньше его теплопроводность и теплоемкость, тем на большую температуру он нагревается при сообщении ему одной и той же порции тепла CD..

Однако в данном способе необходимо для контроля качества измерять влажность материалов после сушки, т.е. измерять остаточную невысокую влажность в пределах до 1-5%. При этом теплопроводность материала низка, время его нагревания, а слеовательно, и время измерения влажности достаточно велико. Поскольку теплоемкость и теплопроводность зависят от температуры, исследуемые атериалы необходимо термостатировать в условиях, исключающих влагообмен с окружающей средой.

Наиболее близким к изобретению по гехнической сущности является способ измерения влажности материалов утем приведения чувствительного элеента в контакт с исследуемым маериалом, измерение температуры чувствительного элемента с последующим пределением влажности по градуиовочным зависимостям 2.

В устройство для реализации изестного способа входят нагреватель, расположенный с одной стороны образца, и датчики температуры, расположенные с двух его сторон. Для изготовления такой системы и приведения ее в состояние термического авновесия требуются значительное время и высокая квалификация обслуживающего персонала.

Целью изобретения является упрощение и повышение скорости и точности измерения влажности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения влажности материалов путем приведения чувствительного элемента в контакт с исследуемым материалом, измерения температуры чувствительного элемента с последующим определением влажности по градуировочным зависимостям, осуществляют изотермическое начальное распределение температуры по поверхности чувствитель ного элемента, приводят чувствительный элемент в контакт с исследуемым материалом путем его частичного погружения в исследуемый материал, при чем температуру чувствительного элемента устанавливают выше температуры исследуемого материала, температуру свободной части датчика в процессе измерений Поддерживают постоян-;. ной, а о влажности судят по разности температур между погруженной и свободной частью.

В отличие от известного способа в предлагаемом нагревают только чувствительный элемент, а не всю измерительную систему, при этом его температуру йд поддерживают постоянной и выше температуры окружающей среды с , например, на 30-40°С, что сделать значительно проще, чем поддерживать термическое равновесие измерительной системы и окружающей среды.

При погружении нижней части чувствительного элемента в исследуемый материал (величина толщины образца не играет роли)начинается понижение ее температуры вследствие отвода тепла в материал. Чем более влажный материал, тем больше его температуропроводность и тем быстрее снижается температура нижней части датчика.

i Температура верхней части поддерживается постоянной и более высокой , нежели температура исследуемого материала, например, за счет нагревателя, намотанного на непогруженную часть датчика.

При данном способе отпадает необходимость в передаче определенной порции тепла материалу за определенное и относительно малое время, необходимо лишь поддерживать постоянной температуру чувствительного элемента,, что сделать легче и проще, при этом повышается точность измерения влажности. Более высокая, на 30-40°С выше, температура чувствительного элемента, чем материала и окружающей среды, обуславливает легкость ее поддержания на постоянном уровне (чем она выше, тем быстрее охлаждается чувствительный элемент ) за счет теплообмена с окружающей средой при отключении нагревателя. Однако его температура не должна быть слишком высокой, чтобы при соприкосновении нагретого чувствительного датчика с материалом последНИИ не подвергался термической деструкции .

На чертеже изображена конструктивная схема, реализующая предлагаемьлй способ.

Чувствительный элемент 1 изготовлен из металла с высокой теплопроводностью, например из меди. Нагреватель 2 (нихромовая проволока в изоляции I подключен к сети переменного тока и обмотан снаружи вокруг

чувствительного элемента. Температура в месте контакта нагревателя с элементом измеряется с помощью термопары 3 и поддерживается постоянной на заданном уровне t с помощью регулирующего потенциометра 4 и контактов 5.

Термопара 6 помещена внутри элемента в самой нижней точке его контакта с исследуемым материалом 7. Максимальная разность температур./$ (длина пика на диаграмме )зависит от влажности материала, а начало отсчета величины пика остается на постоянном месте вне зависимости от величины аданной температуры

нагревателя f. . Это позволяет градуировать шкапу прибора непосредственно в процентах влажности с постоянным положением нуля шкалы.

Предлагаемый способ измерения влажности может быть использован для экспресс-анализа влажности материалов. Он не требует высокой квалификации, результаты измерений влажности можно видеть на шкале прибора, точность и скорость измерений весьма высоки, что позволяет оперативно управлять процессом сушки и достигать высокой производительности труда контролеров влажности

материалов.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ путем приведения чувствительного элемента в контакт с исследуемым материалом, измерения температур чувствительного элемента с последукицим определением влажности по градуировочным зависимостям, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения скорости к точнос -и измерений, осуществляют изотермическое начальное распределение температуЕял по поверхности чувствительного элемента, приводят чувствительный элемент в контакт с исследуемым материалом путем его частичного погружения в исследуемый материал, причем температуру чувствительного элемента устанавливают выше температуры исследуемого материала, температуру свободной части датчика в процессе измерений поддерживают постоянной, а о влажности судят по разности температур между погруженной и сво(Л бодной частью. сх СП о 00