Кондуктометрические влагомеры
Эти приборы основаны на зависимости электропроводности контролируемого продукта от его влажности. Зависимость электрического сопротивления Rx от влажности для капиллярно-пористых материалов выражается следующим образом:
Rx=CW-a ,
На рис. 3.1 представлена зависимость сопротивления продукта Rx в логарифмическом масштабе от влажности W: lg Rx=f(W). Эту зависимость можно разделить на два участка, Участок Ι аппроксимируется выражением вида:
lg Rx =a–bW ,
где а и b - постоянные.
Он характерен для области низкой и средней влажности и отличается высокой крутизной.
Следует отметить, что на величину электропроводности материала существенное влияние оказывает и целый ряд других факторов: температура, химический состав, плотность насыпки и т.д. Поэтому приборы, основанные на этом методе контроля, как правило, не обладают высокой точностью измерения и используются в основном в качестве индикаторов. Конструктивно первичные преобразователи кондуктометрических влагомеров представляют собой два или более электродов, выполненных в виде пластин, цилиндрических трубок, роликов. При анализе сыпучих материалов прибор, как правило, снабжается устройством для прессования пробы. Из измерительных схем наиболее широкое применение получили мостовые, в одно из плеч которых включается датчик. При измерении на постоянном токе, благодаря наличию ионной проводимости, характерной для пищевых продуктов, наблюдается значительная поляризация электродов. Повышение частоты измерений снижает этот эффект. Практически поляризация электродов не сказывается на частотах свыше 3 кГц. Учитывая, что изменение электропроводности составляет 1-2,5 % на 1 °С, погрешность кондуктометрических влагомеров в значительной степени определяется точностью температурной компенсации. Поэтому выбор и настройка системы термокомпенсации - одно из важнейших условий работоспособности основанных на этом методе влагомеров. Из применяемых в отрасли подобных приборов можно назвать влагомер для сгущенного молока с сахаром типа АВСГ. Первичный преобразователь прибора состоит из двух измерительных электродов.Один из них представляет собой отрезок трубопровода из нержавеющей стали. Другой выполнен из молибдена и изолирован от трубы втулкой из фторопласта. В качестве вторичного прибора используется электронный измерительный мост. В качестве термокомпенсатора служит стандартный термопреобразователь сопротивления, включенный последовательно с измерительной ячейкой в одно из плеч измерительной мостовой схемы, или термистор, включенный в смежное плечо моста. Предусмотрена сигнализация момента достижения заданного значения содержания влаги. Погрешность контроля составляет ±0,5 % влаги. Частота измерений 50 Гц. Диапазон температур контролируемого продукта 50–60 °С.
Емкостные влагомеры
Для контроля влажности сыпучих и твердых материалов широко применяются так называемые емкостные влагомеры. В качестве первичных преобразователей в таких приборах используются плоские или цилиндрические конденсаторы. Поскольку в процессе измерения определяется полное сопротивление, то этот метод называют диэлькометрическим. Как правило, измерения проводят в области высоких частот, что обусловлено стремлением избавиться от поляризационных явлений на поверхностях чувствительного элемента, соприкасающихся с контролируемой средой. При этом геометрические размеры преобразователя существенно меньше длины волны, что позволяет рассматривать его как систему с сосредоточенными параметрами. Емкость плоского конденсатора определяется по формуле:
C= ε S/d ;
цилиндрического:
C=2π l/ ln(R2/R1) ,
где S - площадь электродов, м ; d - расстояние между электродами, м; l - длина цилиндрических электродов, м; R1 и R2 - радиус внешнего и внутреннего электродов, м; ε - абсолютная диэлектрическая проницаемость межэлектродного пространства, Ф/м.
Учитывая, что относительная диэлектрическая проницаемость большинства сухих веществ находится в пределах от 2 до 10, а воды составляет около 80, легко убедиться, что в процессе насыщения влагой пористого или порошкообразного сухого вещества его диэлектрическая проницаемость увеличивается. Следует отметить, что влага имеет в пищевых продуктах различные формы связи с веществом. При этом только так называемая свободная влага обладает упомянутым значением относительной диэлектрической проницаемости. Что же касается химически связанной влаги, то она имеет диэлектрическую проницаемостъ в пределах 2,2-1,5, т.е. такую же, что и сухие вещества, и ее определение данным методом затруднено. Такие формы связи имеет часть влаги в сухом молоке. Емкостный влагомер, как правило, включает в себя следующие основные элементы: высокочастотный генератор, первичный преобразователь, измерительную схему и вторичный показывающий, регистрирующий и сигнализирующий прибор. При измерении сухих порошкообразных продуктов используется устройство для уплотнения. Кроме того, для исключения влияния температуры на результаты измерения предусматривается термокомпенсация. В связи с тем, что пищевые продукты являются, как правило, средами с высокой удельной электропроводностью, применяются емкостные датчики с изолированными электродами. Эквивалентная схема такого датчика приведена на рис. 3.2. С0 – емкость изоляционных прокладок; Сх и Rх – емкость и сопротивление, обусловленные наличием анализируемого материала.
При Rx= ∞ значение C=CxCo/Cx+Co; при Rx=0 значение C=Co .
Эквивалентная емкость и проводимость рассчитывают по формулам:
Сэ =[Gx2 Co+ ω2CoCx(Co+Cx)]/[G x2 + ω2(Cx+Co)2]; Gэ =[ Gx ω2Co2] /[G x2 + ω2(Cx+Co)2] .
Измерение можно проводить по определению как емкостной, так и активной составляющей. Однако на практике применяются, как правило, методы, основанные на измерении модуля полной проводимости. Рассмотрим некоторые практические применения емкостного метода. Фирмой «Брабендер» (ФРГ) разработан влагомер для сливочного масла при непрерывном его производстве. Первичный преобразователь представляет собой емкость цилиндрической формы. Измерения производятся на частоте 13 МГц. Прибор состоит из блока настройки, измерительного блока, самописца и сигнализирующей приставки. Диапазон измерения прибором 13–19 % влаги. Погрешность измерения составляет ±0,2 % влаги. Для контроля влажности мясокостной муки разработан емкостной влагомер типа ВММК. Емкость первичного преобразователя составляет 250 пФ, частота измерений 1,5 МГц. Генератор, выполненный на транзисторе с кварцевым стабилизатором частоты, настраивается в резонанс с помощью колебательного контура. Чувствительный элемент соединяется с электронным блоком радиочастотным коаксиальным кабелем длиной 150 мм, емкостью 15 пФ. В качестве примера применения емкостного датчика с изолированными электродами может быть назван высокочастотный (25 МГц) влагомер творога, вырабатываемого на поточных механизированных линиях типа АВТ-1. Прибор включает следующие основные элементы: генератор, мостовую измерительную схему, блок питания и сигнализации и потенциометр. Измерительная ячейка представляет собой отрезок трубы из фторопласта с электродом-обкладкой на наружной поверхности. В приборе предусмотрена температурная компенсация. Пределы контроля 75–85 % влаги. Погрешность измерения ±1 % влаги. Существенным недостатком высокочастотных методов является значительное влияние на результаты измерений удельной электропроводности продукта, вызванное колебанием его химического состава. От этого недостатка свободен так называемый сверхвысокочастотный метод (СВЧ) в области частот от 3000 до 10 000 МГц.
Популярное: Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ![]() ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2671)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |