Методы и средства измерений электрических параметров материалов для оценивания влажности

• Автор: Кострикина, Инна Анатольевна
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 155 с. : ил.

1 Анализ современного состояния и проблемы влагометрии

1.1 Структура и свойства влажного материала

1.2 Анализ электрофизических свойств влажных материалов

1.3 Анализ современного состояния влагометрии

1.4 Анализ методов построения первичных измерительных преобразователей влажности

1.5 Анализ современного состояния и проблемы метрологического обеспечения влагометрии

1.6 Анализ эквивалентных схем влажных материалов

Выводы по главе 1

2 Методы идентификации моделей влажных материалов

и определения их параметров

2.1 Выбор метода экспериментального исследования электрофизических характеристик влажных материалов
2.2 Теоретическое обоснование метода идентификации моделей влажных материалов и определения их параметров
2.2.1 Исследование характера ЧХ влажного материала
2.2.2 Определение числа точек измерений ЧХ влажных
материалов
2.2.3 Проверка гипотезы об адекватности выбранной модели
2.3 Результаты моделирования метода идентификации
модели влажного материала и определения ее параметров
Выводы по главе 2
3 Результаты экспериментальных исследований первичных измерительных преобразователей влажности
3.1 Исследования ПИП влажности мазута
3.2 Результаты исследований ПИП влажности древесины
3.3 Разработка и исследования ПИП влажности
капиллярно-пористых материалов
Выводы по главе 3
4 Электронные влагомеры и средства их метрологического обеспечения
4.1 Анализ методов снижения влияния воздействующих
факторов на результат измерений влажности
4.2 Практическая реализация влагомеров для экспресс-анализа влажности древесины и мазута
4.3 Электронные имитаторы влажных материалов
4.4 Разработка электронных имитаторов влажных материалов
Выводы по главе 4
Заключение
Список литературы
Приложение А Анализ современного состояния влагометрии
Приложение Б Результаты измерений нелинейности
Приложение В Результаты моделирования метода
идентификации моделей влажных материалов и определения ее параметров
Приложение Г Исследования влияния воздействующих факторов
Приложение Д Сведения о внедрении

Актуальность темы
Ужесточение требований к качеству выпускаемой продукции приводит к необходимости создания новых и совершенствования имеющихся технологических процессов. В деревообрабатывающей промышленности ошибки при измерениях влажности древесины в ходе технологического процесса могут привести к браку: растрескиванию, расслоению, поражению грибами и т.д., при этом брак проявляется спустя некоторое время, когда продукция из древесины находится уже в эксплуатации [1-3]. Наличие влаги в автомобильных моторных маслах ускоряет коррозию вкладышей подшипников и других деталей из цветных металлов и сплавов при высоких температурах, что приводит к нарушению работы двигателя [4]. Под действием влаги и одновременно электрического напряжения на поверхности электроизоляционного материала могут образовываться токопроводящие мостики, что в последствии неминуемо приведет к пробою изоляции [5]. От влажности водотопливной (мазутной) эмульсии зависит эффективность процесса сжигания топлива, а, следовательно, и экологические показатели окружающей среды [6]. Эту задачу можно решить путем внедрения в производство многофункциональных, быстродействующих и высокоточных средств измерений, основанных на использовании современных достижений микроэлектроники и вычислительной техники. Из-за разнообразия материалов и сложности протекающих в них процессов особенно остро стоят вопросы разработки методов и средств для оценивания свойств и состава объектов, в частности, влажности.
Решению многих вопросов, связанных с разработкой методов и средств измерений влажности способствовали работы научных коллективов, руководимых Берлинером М.А., Кричевским Е.С., Романовым В.Г., Шляндиным В.М., Мартяшиным А.И., Петровым И.К. и другими. Однако,

2.1 Выбор метода экспериментального исследования электрофизических характеристик влажных материалов
В главе 1 было установлено, что преобладающее большинство электронных влагомеров, используемых для экспресс-анализа, основаны на зависимости от влажности одного электрического параметра - электрической емкости (при реализации диэлькометрического метода) или проводимости (кондуктометрический метод). Однако измерение одного параметра не позволяет отразить реальные процессы, протекающие во влажных материалах, и не учитывает индивидуальных свойств объекта измерений.
При исследовании влажных материалов, когда априорная информация об объекте либо незначительна, либо вообще отсутствует, объект может быть представлен в виде «черного ящика» [78]. Для идентификации его характеристик необходимо перевести объект из пассивного состояния в состояние, позволяющее проявить основные процессы, присущие данному объекту, влияющие на его физико-химические и электрические характеристики. [17] Как показано в п. 1.2, основные характеристики влажных материалов связаны с процессом поляризации, поэтому для возбуждения процесса поляризации необходимо создать электрическое поле путем воздействия на объект электрическим сигналом.
Как правило, для таких целей используются методы воздействия, основанные на использовании ступенчатых, импульсных и гармонических сигналов [78-83].
Ступенчатый и импульсный входные сигналы являются наиболее простыми в технической реализации, но приводят к формированию сигнала со сложным гармоническим составом, анализ которого требует громоздкого математического аппарата и специализированных средств измерений для его обработки. Кроме того, возникают затруднения с исследованием электрофизических свойств влажных материалов из-за низкой точно-