Косвенные методы.

В этих методах оценка влажности материала производится по изменению различных его свойств.

В пикнометрическом методе используются водные пикнометры для определения плотности твердых материалов. Применяется два варианта:

1. весовой, в котором влагосодержание образца, вес которого известен, вычисляется по приращению веса пикнометра после введения образца;

2. объемный, в котором влагосодержание определяется по весу и объему образца, равному объему вытесненной им воды.

В обоих случаях необходимо знание плотности материала, что является недостатком метода; кроме того, на результат влияет содержание в материале воздуха и водорастворимых компонентов (соли и т.п.).

Механические методы основаны на измерении изменяющихся с влажностью механических характеристик твердых материалов: сопротивления раздавливанию (зерна), сопротивления вдавливанию металлической иглы, конуса или ножа, сопротивления деформирующему усилию, давлению, необходимому для уплотнения образца (хлопка) постоянного веса в фиксированном объеме, усадки материала (почвы) под давлением поршня в цилиндре и др.

Из косвенных методов измерения влажности важнейшими и получившими наибольшее распространение являются электрометрические методы.

Электрометрические методы.

К этой категории относят физические методы измерения, в которых влажность преобразуется в электрическую величину. Электрометрические влагомеры в соответствии с условиями их применения можно подразделить на неавтоматические и автоматические.

Неавтоматические влагомеры требуют для проведения измерения выполнения некоторых операций человеком. К этой категории относятся переносные влагомеры, при которых лицо, производящее измерение отбирает пробу материала, вводит ее в датчик (или приводит датчик в соприкосновение с материалом) и выполняет операции, необходимые для процесса измерения: настройку измерительной части, отсчет по шкале измерителя и т.д. Неавтоматическими являются также и влагомеры с ручной наводкой, не требующие манипуляций с датчиком, но сохраняющие выполнение человеком операций настройки, уравновешивания измерительной схемы и т.п.

Автоматические влагомеры выполняют весь процесс измерения без участия человека. Это стационарные приборы, в которых для введения исследуемого материала в рабочее пространство датчиков не требуется участие человека.

Такие влагомеры позволяют осуществить непрерывное измерение влажности, запись показаний при помощи самопишущих приборов и передачу показаний на расстояние посредством устройств для дистанционных измерений. Они могут иметь также командные устройства известных типов: электрические или пневматические, непрерывного или импульсного действия и т.д.

Это в зависимости от используемой для измерения влажности физической величины можно выделить в отдельную группу электрические методы, в основу которых положены прямое измерение электрических параметров материала.

В других электрометрических методах выходной величиной датчика является та или иная физическая (неэлектрическая) величина, которая в измерительном преобразователе влагомеров преобразуется в электрическую величину.

Изменение влагосодержания оказывает самое резкое влияние на все электрические свойства капиллярно-пористых материалов. Если в сухом состоянии (при u=0) большинство этих материалов относится к диэлектрикам, то в увлажненном состоянии они становятся проводящими. Изменение влажности приводит к изменению процессов, происходящих в этих материалах под действием электрического поля, в первую очередь поляризации, и, как следствие, к изменению диэлектрических потерь. В связи с этим для измерения влажности можно использовать любую из величин, характеризующих электрические свойства материала. У диэлектриков, применяемых в качеств электротехнических материалов, основными характеристиками электрических свойств являются: удельное объемное сопротивление, удельное поверхностное сопротивление, диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь и пробивная напряженность поля. В измерениях влажности используются все перечисленные выше, а также некоторые другие электрические величины.

Основное практическое значение имеют две группы электрических влагомеров.

В приборах первой группы оценка влажности материала производится по результатам измерения электрической проводимости или сопротивления. В этом случае измерения проводятся на постоянном токе или на токе промышленной частоты. В дальнейшем приборы этой группы будут называться кондуктометрическими влагомерами.

В приборах второй группы оценка влажности материала производится по результатам измерения диэлектрической проницаемости или тангенса угла диэлектрических потерь. Здесь измерения проводятся в цепи переменного тока в широком диапазона частот – от звуковых до сверхвысоких. Приборы этой группы будут называться диэлькометрическими влагомерами.

Кроме того, возможны методы измерения влажности, основанные на использовании иных электрических свойств некоторых тел, например на возникновении гальванической пары при введении соответствующей пары электродов в контролируемую среду с э. д. с., зависящей от влажности материала и т.д. Эти методы в виду их малого распространения целесообразно объединить в одну группу «прочих электрических методов».

Наконец, электрические влагомеры могут быть применены для измерения электрических свойств не самого исследуемого твердого материала, а вспомогательной жидкости, предназначенной для экстрагирования влаги или уравновешивания электрических параметров материала. На этих принципах основаны электрические экстракционный и иммерсионные методы.

К важнейшим физическим (неэлектрическим) можно отнести методы, основанные на использовании:

1. радиоактивных излучений – методы ослабления бета- и гамма-излучений и нейтронный;

2. ядерного магнитного резонанса;

3. теплофизических характеристик материала;

4. оптических (фотометрических) характеристик;

5. отражения и поглощения инфракрасного излучения;

6. гигротермического и гидротермического равновесия материала с окружающей газообразной или твердой средой.

Отдельную группу составляют комбинированные методы, основанные на сочетании двух или нескольких из перечисленных методов.

Электрометрические методы измерения влажности материалов имеют большие преимущества. Эти методы являются наиболее быстродействующими из всех существующих методов определения влажности. Определение влажности методом высушивания длится от многих часов до 1 ч или в лучшем случае до десятков или нескольких минут (сушка инфракрасными лучами или токами высокой частоты). В то же время длительность определения влажности электрическим неавтоматическим влагомером равна от одной до нескольких минут, а при применении некоторых типов автоматических электровлагомеров, предназначенных для установки на потоке материала, измерение можно считать практически безынерционным.

Электрометрические методы позволяют автоматизировать процесс измерения влажности и создать системы автоматического управления по влажности многими процессами. Большинство влагомеров позволяет проводить измерения без разрушения образца, чем достигается экономия материала, а также возможность повторения измерения на одном и том же образце при проверке результата измерения. Это приводит к дополнительному сокращению длительности измерения.

Современные электровлагомеры, как правило, имеют простую конструкцию, и работа с ними не требует высокой квалификации. Наконец, величину образца для влагомера можно выбрать любой в зависимости от конкретных требований, предъявляемых к измерениям влажности.