Метод и средства двухпараметрового резонансного контроля влажности материалов

• Автор: Шведов, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 170 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1 Аналитический обзор методов и средств
измерения влажности
1.1 Влага в твердых и сыпучих материалах
1.2 Обзор и классификация методов измерения влажности
1.3 Свойства влажных материалов в электрическом поле
1.4 Аналитический обзор способов повышения точности высокочастотных диэлькометрических влагомеров
Выводы по первой главе
Г лава 2 Разработка математических моделей процессов
контроля влажности материалов
2.1 Математическая модель процесса измерения влажности
2.2 Модель контроля фазовых параметров
в двухконтурной резонансной системе
2.3 Модель контроля влажности с параметрической
модуляцией
2.4 Разработка способов оценки фазовых параметров
при развертке частоты возбуждающего сигнала
Выводы по второй главе
Глава 3 Разработка резонансных способов контроля влажности
материалов
3.1 Двухпараметровый контроль влажности материалов
при постоянной частоте возбуждающего сигнала
3.2 Двухпараметровый способ контроля влажности
с линейным изменением частоты возбуждающего сигнала
3.3 Двухпараметровый контроль влажности материалов
со следящей разверткой частоты возбуждающего сигнала
3.4 Высокочастотные приборы контроля влажности
с аддитивной коррекцией фазовой погрешности
Выводы по третьей главе
Глава 4 Разработка и исследование характеристик
приборов контроля влажности
4.1 Разработка функциональных узлов прибора для контроля влажности материалов
4.2 Особенности построения многоканального прибора
допускового контроля влажности
4.3 Исследование двухпараметрового генератора для влагомера
с автономным питанием
4.4 Особенности калибровки приборов для контроля
влажности сыпучих материалов
Выводы по четвертой главе
Заключение
Список литературы
Приложение 1 Расчет выходного сигнала резонансного
преобразователя при возбуждении ЛЧМ-сигналом
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Влага является одним из обязательных компонентов всех живых организмов на земле, окружающей нас биосферы, а также большинства материалов, используемых человеком. Почти во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, энергетике и строительстве применяются процессы сушки и увлажнения, предназначенные для изменения влажности материалов. Поэтому измерения влажности различных материалов и веществ занимают важное место в современной аналитической измерительной технике. Эти измерения важны для многих отраслей народного хозяйства и в целом ряде областей научных исследований.
Необходимость повышения достоверности результатов, получаемых при контроле влажности материалов, обусловлена следующими причинами:
- в строительстве от влажности зависят основные свойства строительных материалов, теплофизические, теплозащитные и прочностные характеристики строительных сооружений, конструкций и ограждений и, следовательно, их эксплуатационные качества, долговечность и надежность;
- по1 прогнозам развития литейного производства песчано-глинистые формы сохранят свое доминирующее положение и в XXI веке; влажность определяет значение многих других свойств формовочных смесей и оказывает прямое влияние на качество получаемых отливок, например, при повышенной влажности смесей в отливках могут возникать газовые раковины;
- в сельском хозяйстве влажность почвы обусловливает целесообразность применения тех или иных агротехнических приемов. Контроль влажности почвы необходим для правильного орошения земель. Влажность зерна и других сельскохозяйственных продуктов является одним из основных факторов, определяющих их качество, эффективность последующей переработки и возможность длительного хранения без порчи и потерь;
- в ряде отраслей промышленности (текстильной, легкой, пищевой, химической и др.) основные технологические процессы тесно связаны с изменениями влажности обрабатываемых материалов.

потерями. Следовательно, при измерении влажности сыпучих материалов, характеризующихся большими потерями или проводимостью, резонансные методы обладают преимуществами по сравнению с нерезонансными.
Основными способами повышения точности измерения влажности в широком динамическом диапазоне при использовании амплитудно-частотных зависимостей сигналов являются модуляция параметров колебательной системы и перестройка частоты генератора в схеме влагомера.
Частотные зависимости при измерениях влажности используются при реализации автогенераторных, контурных и генераторных методов. Автоге-нераторный метод наиболее часто применяется в варианте метода биений. Частота измерительного генератора, содержащего емкостной датчик, сравнивается с частотой сигнала образцового генератора. Разностная частота, снимаемая с выхода смесителя, преобразуется измерительной схемой в значения измеряемой влажности. Однако такие устройства обладают погрешностью измерений, которая связана с зоной нечувствительности смесителей, составляющей не менее 50-100 Гц. За счет этого в известных устройствах погрешность высокочастотного измерительного тракта достигает примерно 1 — 2%.
Повышение точности влагомеров возможно при преобразовании гармонических сигналов генераторов в импульсную форму с последующей подачей импульсов на входы прямого и обратного счета реверсивного счетчика в двух тактах преобразования [8]. В результате такого преобразования в счетчике остается число, пропорциональное разности частот опорного и измерительного генераторов, эквивалентной измеряемой влажности. Погрешность при вычитании частот, а, следовательно, и точность определения влажности сводится к минимальному значению, так как число разрядов реверсивного счетчика можно увеличивать до необходимой величины.
Повышение точности и надежности измерений влажности в полевых условиях требует учета влияния температуры и разряда гальванических элементов источника питания [70]. Внесение в импульсную последовательность на входах счетчика дополнительных импульсов от блока температурной кор-