Способ определения структурной влаги в материалах с ортогональной анизотропией Советский патент 1992 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено, в частности, для измерения влажности материалов, обладающих ортогональной анизотропией: древесина, анизотропные ткани, волокнистые материалы.

Известны способы определения форм связи влаги с веществом, основанные на использовании влияния этих форм на определенные физические, характеристики. Так, например, для материалов легкой промышленности применяется термографический, метод анализа, который основан на закономерностях кинетики сушки при постоянной температуре.

Однако анализ в этих способах проводится в течение суток и более. Кроме того, они требуют отбора проб контролируемого материала и не могут быть использованы в непрерывных технологических процессах.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ измерения влаги, включающий определение значения диэлектрической проницаемости на частоте диапазона 10 -10 Гц и определение значения диэлектрической проницаемости на частоте диапазона 102-104 Гц и определение содержания влаги по тарировочным характеристикам.

Недостатком этого способа является, во-первых, невысокая чувствительность к наличию структурной влаги в ортотропных материалах, во-вторых, наличие погрешностей измерения, обусловленных температурными изменениями геометрических размеров электродов и диэлектрических свойств диэлектрического основания, в - третьих, наличие погрешностей, возникающих из-за влажности окружающей среды, в - четвертых, неоднозначность результатов при различной ориентации ортотропных материалов и в-пятых, зависимость показаний от массы контролируемого материала

Цель изобретения - повышение точности определения структурной влаги в ортотропных материалах.

w

Ё

VI VJ

00

О О

Поставленная цель достигается тем, что согласно способа измерения структурной влаги, включающему определение значения диэлектрической проницаемости на частоте диапазона 102-104 Гц и определение содержания влаги по тарировочным характеристикам, значение Диэлектрической проницаемости измеряют вдоль и в нескольких направлениях поперек направления структуры материала, а содержание влаги определяют по разности значений диэлектрической проницаемости измеренной вдоль направления структуры и минимального значения, измеренного поперек направления структуры.

На фиг. 1 представлены зависимости относительных диэлектрических свойств от влажности и массы льнопряжи (штриховой линией обозначены кривые для различных масс Д m 0,33 m). Первая зависимость выражает относительный рост анизотропии от влажности льнопряжи, вторая и третья зависимости выражают соответственно зависимости относительных констант тензора диэлектрических проницаемо- стей (Јn)vi/(Јi) вдоль волокна пряжи и в направлении перпендикулярном ему (Јi)vi/(Јi)y2. Из этих графиков видно, что наибольшей чувствительностью к изменению влажности льнопряжи обладает зависимость

(Ј11 - Јl)f1

анизотропии Учитывая, что при измерении анизотропии, т.е. разности с помощью дифференци- альной схемы (например, мостовой) исключаются погрешности, связанные с колебаниями влажности и температуры окружающей среды, то такой способ контроля влаги дополнительно повышает точность измерений.

Из графиков также видно, что колебания массы льнопряжи не сказываются на зависимости Јц -Јi)vi/(fin - Ј2)2 от влаги.

Пример осуществления способа. Льно- пряжа обладает аксиальной анизотропией. В силу этого анизотропия в направлениях перпендикулярных структуре волокна равна нулю. Значения констант тензора диэлектрической проницаемости, измеренные в направлениях перпендикулярных структуре волокна в области низкочастотной поляризации на частоте 104 Гц составили 1,5-1,6, а в направлении структуры 2,4-2,7.

Для измерения анизотропии диэлектрических свойств использовалась система ленточных проходных конденсаторов. На фиг. 2 показана ориентация волокон льнопряжи в таких конденсаторах (а - общий

вид. б - вид сверху). Система ленточных электродов Си создает поле, силовые линии которого идут вдоль волокон льнопряжи, что позволяет определять диэлектрические

свойства волокна в направлении структуры. Система электродов Ci создает поля перпендикулярно структуре волокна и служит для определения диэлектрических свойств льнопряжи в направлении перпендикулярном структуре. После выбора направлений контроля, дающих наибольшую анизотропию диэлектрических свойств, проектировались преобразователи для контроля влажности льнопряжи.

Конденсаторы всегда проектируются

таким образом, чтобы при укладке материала контроль осуществлялся для выбранных направлений. Для льнопряжи это осуществляется через систему ленточных элект родов

Си, создающих поле вдоль волокон пряжи и систему идентичных ленточных электродов, расположенных в перпендикулярном направлении и создающих поле перпендикулярно структуре волокна (фиг. 2). Каждая

из систем электродов Си и Ci подключалась кдифференциальной схеме. Так как емкости конденсаторов одинаковы в силу идентичности конструкций, то при отсутствии волокна на выходе схемы сигнал был равен 0.

Этим самым устранялась погрешность измерения, связанная с колебаниями температуры и влажности окружающей среды. При внесении анизотропного материала сигнал на выходе схемы изменялся и нес в

себе информацию о влажности и массе контролируемого материала. Для устранения влияния массы, разность емкостей Си и Ci измерялась на частоте 10 кГц и 400 кГц, а затем определялась величина

(Си-Cj) 10 кГц(en -ei) 10 кГц

(Си - Ci)400 кГц (Ј11 -Јj.) 4000 кГц

Тарировочные зависимости представ- лены на фиг, 1.

Предложенный способ имеет следующие преимущества;

Повышается точность определения структурной влаги.

Устраняются погрешности измерения, обусловленные температурными изменениями, колебаниями влажности окружающей среды, неплотным прилеганием к поверхности электродов.

Устраняется условие постоянства массы контролируемого материала.

Данный способ определения структурной влаги может быть использован при контроле влажности широкого класса ортотронных материалов: бумаги, искусственных покрытий, шпона, ровниц, анизотропных тканей, волокон и т д.

Формула изобретения Способ определения структурной влаги в материалах с ортогональной анизотропией, включающей определение значения диэлектрической проницаемости на частоте диапазона 1Сг- 10 Гц, определение содержания влаги по тарировочным характери(Си-CjV,

0

сгикам. от л и ч а ю ил и и с. я г. м, что г целью повышения точности определения, значение диэлектрической проницаемости измеряют вдоль и в нескольких напрапленичх поперек направления структуры материала, а содержание влаш определяют по разности значений диэлектрической проницаемости, измерен но и вдоль направления структуры.и минимального значения, измеренного поперек направления структуры.

Использование; определение влажности материалов, например древесины, волокна, ткани и т.д. Сущность изобретения: измеряют значение диэлектрической проницаемости вдоль направления структуры материала и в нескольких направлениях поперек, определение влаги осуществляется по тарировочным характеристикам по разности значений диэлектрической проницаемости, измеренных вдоль направления структуры и минимального значения, измеренного поперек направления структуры. 2 ил.

/,-d)

),/,

Г 6 « 9 10 11

Фиг. I

CJL

V# a