Способ определения влажности веществ Советский патент 1985 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к -способам определения влажности, и может быть .использовано в промышленности строительных, материалов, в частности, для определения влажности сыпучих керамических веществ. Известен весовой способ опреде ления влажности веше.ства путем взвешивания пробы вещества, высушивания, взвешивания высушенной пробы и расче та влажности | . Недостатком данного способа является значительная длительность процесса определения влажности, измеряемая н1есколькими часами, И только в отдельных (лучших) случаях длитель ность процесса определения может составить 30-60 мин. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения влажност ти вещества путем измерения его элек трического сопротивления на переменном токе, по которому судят о величине влажности 2j. Однако, известньш способ определения влажности вещества также весьма длителен по времени, что обусловлено продолжительной стадией (до 3- мин завершения переходного процесса при измерении сопротивления. Значительная длительность указанного процесса на переменном токе объ ясняется тем, что помимо поляризации смещения существует еще поляризация, связанная с тепловым движением частиц, которая требует значитель .но большего времени установления тока, т.е. длительности переходного процесса. Цепь изобретения - сокращение времени определения влажности сыпучи керамических веществ. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения влажности путем измерения электрического сопротивления вещества на переменном токе, по которому судят о величине влажности, перед подачей переменного тока через испытуемое вещество пропускают постоянный ток величиной 3-300 мА в течение 3-40 с. Такая последовательность операций при определении влажности веществ объясняется следующим образом. Поляризация диэлектрика при переменном электрическом поле требует значительных интервалов времени (3-4 мин), что объясняется, в частности, поляризацией, связанной с тепловым движением частиц. Основным видом поляризации диэлектрика при постоянном поле является быстропротекающая поляризация смещения. Поскольку предварительное пропускание постоянного тока через испытуемое веществоприводит к быстрой его поляризации, то при последующем измерении сопротивления на переменном токе переходный процесс в диэлектрике практически не происходит и время будет фактически затрачено на снятие показания с прибора. .Таким образом, суммарное время измер.ения сопротивления предлагаемым способом включает в себя время поляризации диэлектрика при постоянном поле (секунды) и время отсчета показания прибора при измерении сопротивления вещества на переменном токе секунды). По измеренному значению сопротивления вещества R и по известной зависимости R(W) для него определяют влажность этого вещества. Переходные процессы теоретически длятся бесконечно большое время. Практически же они затухают значительно быстрее. Для сыпучих керамических веществ даже при токе 3 мА переходные процессы практически затухают за время, не превышающее ДО с. Для каждого из испытуемых веществ определяют значения токов, при которых время их пропускания составляет ориентировочно 3 с. Дальнейшее сокращение времени приводит к резкому увеличению значений токов, предварительно пропускаемых через вещество. Дпя пресс-порошка, применяемого при производстве облицовочных плиток величина этого тока (при времени его протекания, равном 3с) составляет 300 мА, для пресс-порошка из глины Обольского месторождения - 100 мА, для пресс-порошка из глины Полоцкого месторождения - 8 мА ( при токе-3 мА длительность его пропускания составляла 13 с, что еще допустимо). Таким образом, диапазон измерения постоянного тока, предварительно пропускаемого через сыпучее керамическое вещество перед определением влажности на переменном токе, составляет 3-300 мА. При этом время мо жет изменяться в пределах 3-40 с. На фиг. I представлена одна из возможных схем для осуществления предлагаемого способа} на фиг. 2экспериментально полученная зависимость времени пропускания постоянно го тока от величины этого тока t(l на фиг. 3 - зависимость сопротивления измеряемого пресс-иорогака от его влажности R{W). Система измерения включает датчик I. с испытуемым веществом 2. Электро ды 3 датчика J посредством соединительных проводов 4 через замыкающий контакт 5 реле времени 6 соединены с измерителем 7 электрического сопротивления на переменном токе Выход измерителя 7 подключается к входу регистрирующего устройства 8. Источник 9 постоянного тока через размыкающий контакт 10 реле времени 6 и замыкающий контакт 11 промежуточного реле 12 подключается к элек тродам 3 датчика 1. Измеритель 7 эл трического сопротивления, реле времени 6 и промежуточное реле 2 подключаются к сети 13 через выключатель 14. Влажность веществ определяют сле дующим образом. Выключателем 14 устройство включается в работу посредством подачи питающего напряжения от сети 13. Срабатывает промежуточное реле 12 и через его замыкающий контакт I1 и соединительные провода 4 протекает постоянный электрический ток в образовавшейся цепи от источника 9 через датчик I с испытуемым веществом 2. По истечении заданной выдержки времени реле времени 6 ера;батывае, разрывает размыкающим кон тактом 10 выходную цепь источника 9 постоянного тока и своим замыкающим контактом 5 подключает измеритель 7 эл трического сопротивления к электродам 3 датчика 1 с испытуемым вещест вом 2. Выходной сигнал измерителя 7 соответствующий электрическому сопротивлению на- переменном токе испытуемого вещества 2, подается на регистрирующее устройство 8, которое формирует сигнал о величине влажности испытуемого вещества. 104 Пример). Определение влажности пресс-порошка из г л инь1, н,а пример, Обольского месторождения БССР. Для указанного пресс-порощка экспериментально получены зависимости времени пропускания постоянногЬ тока от величины этого тока, т.е. t(l), фиг. 2, и сопротивления измеряемого пресс-порошка от его влажности, т.е. R(W), фиг. 3 (вторая зависимость аналогична зависимостям R{W) прототипа). Последовательность операций при измерении влажности пресс-порошка следующая: пресс-порошок засьтают в датчик до определенного указанного уровняi затем через испытуемое вещество пропускают постоянный ток 100 мА в течение 3 с, после чего осуществляют измерение сопротийле- ния вещества на переменном токе путем измерения его сопротивления {время установления стрелки прибора 9 с при переменном токе 200 мА). Общее время пропускания постоянного тока и последующего измерения сопротивления вещества на переменном токе составляет 12 с. По полученному значению сопротивления 1780 Ом и по известной зависимости R(W) для данного вещества /фиг. 3) определяют его влажность. Сопротивлению рассматриваемого вещества 1780 Ом соответствует влажность 9,1%. Определение влажности по прототипу, т.е. путем измерения сопротивления вещества, но без предварительной его поляризации при постоянном электрическом поле, в том же переменном поле длилось 190 с (сопротивление равно 1790 Ом, влажность равна 9,02%). П р н м е р 2. Определение влажности пресс-порощка для производства облицовочной плитки. Дпя этого пресс- порощка также должны быть известны зависимости t(T) (не приводится) и R(W), аналогичные показанным на фиг. 2 и 3. Последовательность операций по определению влажности аналогична примеру I. При этом по указанному веществу пропускают сначала постоянный ток 300 мА в течение 3 с, а затем производят измерение его сопротивления на переменном токе {время установления стрелки прибора 7 с при переменном токе 400 мА, величина сопротивления

1080 Ом), Общее время измерения сопротивления вещества составляет JO с. По найденному сопротивлению и известной для данного вещества зависимости R(w) определяют влажность которая в данном случае составила 6,2%.

Определение сопротивления вещества по прототипу при переменномтоке мА длилось 130с (величина сопротивления составила 1072 Ом. По найденному сопротивлению влажность определяют также по известной зависимости R(W). Влажность

равна 6, 34%.

I-- .- .

П р им ер 3. Определение влажности пресс-порошка из глины Полоцкого месторождения БССР. Прследовате ньность операций по определению влажности аналогична примеру 1/при иэвестнь1х для данного вещества зависимостях t(l) и R(W) не приводятся)/. Дпя указанного пресс-порошка величина предварительно пропукаемого постоянного тока в течение t3 с составляет 3 мА, а время установления стрелки измерительного прибррапри измерении сопротивления вещества при переменном токе 100 мА составляет 5 с..Величина сопротивления при этом равна 1530 Ом. Общее время определения сопротивления 18 с (по найденному сопротивлению и известной зависимости R(.W) опрёделяют влажность вещества, влажность равна 7,8%).

Измерение сопротивления вещества по прототипу при переменном токе 100 мА длилось 210 с. Величина сопротивления равна Ом, а влажность - 7.,68%.

Сравнивая результаты измерения влажности известным и предлагаемым способами видно,.что величина влажности при определении ее предлагаемым способом отличается не более, чем на 0,15% от величины влажности, определенной известным способом. В то же время длительность измерения влажности сократилась в 12-13 раз. По срарнению с базовым способом определения влажности вещества {взвешивание пробы вещества, высушивание взвешивание высушенной пробы и расчет влажности) пред11агаемый способ приводит к сокращению времени в 500600 раз.

Таким образом, диапазон изменени постоянного тока, предварительно пропускаемого через сыпучее керамическое вещество перед определением влажности на переменном токе, состаляет 3-300 мА, при этом время может изменяться в пределах 3-40 с.

Пpeдлaгae ый способ позволяет уменьшить время определения влажности, что дает возможность вести более рационально технологические процессы и оптимизировать их при автоматизации. .

Я,бм

фи9.2

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯАШОСТИ ВЕЩЕСТВ путем измерения электрического сопротивления вещества на переменном токе, по которому судят о величине влажности, о т л йч .а ю щ и и с я тем что, с-целью сокращения времени испытания сыпучих керамических веществ, перед, пода,:: чей переменного тока пропускают постоянный ток величиной 3-300 мАв те- X, - чение 3-40 с. (Л СП 00 .;Р