Измерение влажности сыпучих веществ Опции

[ViDo]

Приветствую, господа. Есть задачка - автоматизированно измерять влажность сыпучих веществ, а точнее опилок, до и после сушки прямо на технологической линии, с последующей обработкой результатов на PC. Может, кто нибудь знаком с этой темой, подскажите, пожалуйста где найти инфу.

[Alexandr]

Вам смотрю выпало счастье заниматься определением влагосодержания, да еще и не в лаборатории, а на потоке. Ну что ж могу подсказать направление где копать: есть поточный влагомер ВАД-40, производителя на вскидку не скажу, но покопаюсь и найду. Работает до безобразия просто: основан на диэлектрических измерениях - от влажности изменяется диэлектрическая проницаемость вещества, а следовательно и емкость конденсатора, куда этот диэлектрик помещен.

P.S.
Покопался в архивах - нашел: зайдите сюда http://www.mas-spb.narod.ru/

[Alhen]

Думаю на конвейере в потоке это будет очень тяжело. Знаю что в бункере и то проблема не маленькая. Краем уха слышал про определение влажности зерна в бункере емкостным методом с несколькими компенсационными электродами. И знаю наверняка о нейтронном влагомере, опять таки бункерном, для определения влажности угля. Несложно получить какую нибудь зависимость от влажности, трудно метрологически это доказать и добиться повторяемости.

[Alexandr]

Почитайте ка вот эту статеечку. Правда она на английском, но написана нормальным языком - понять можно. В ней описаны почти все методы определения влагосодержания. Прочтите и Вы убедитесь в не тривиальности поставленой задачи

Прикрепленные файлы

 Ch72.pdf ( 155.21 килобайт ) Кол-во скачиваний: 617

 

[ViDo]

Добрый день, господа. По измерению влажности сыпучих веществ я немного нарыл информации - методы и т.д. Так вот есть очень перспективный метод - ик-спектроскопии. Может кто знаком или реализовывал измерения поглощения ик-волн различными материалами, подскажите где поискать инфу.

[Alexandr]

Метод-то такой есть конечно, но мне почему-то кажется что опилки хорошо поглощают ик-излучение и Вы ничего не измерите.

[Dmitron]

Метод-то такой есть конечно, но мне почему-то кажется что опилки хорошо поглощают ик-излучение и Вы ничего не измерите.

В какой то древней брошюрке "ВПРЛ" я видел подобный измеритель. Там ёмкость меряли кондёра. Больше воды-больше ёмкость. какой у опилок коэфф. Диэл. проницаемости? а у воды - 81.

[veter]

по моему со спектром можно поковыряться
у воды есть чётко фиксированные окна прозрачности и непрозрачности, если определиться с опилками и подобрать сочетание ...

[veter]

в догонку...
если мерять температуру и влажность воздуха в непосредственной близости от опилок, то можно по абсолютной влажности найти зависимость влагосодержания опилок

[ViDo]

Здравствуйте, господа. По-моему метод измерения абсолютной влажности не подойдет в моем случае, т.к опилки идут после сушки вместе с дымовыми газами от печи. А вот диэлькометрический метод, т.е измерение диэлектрической проницаемости мне все больше нравится, только вот схемку первично-измерительного преобразователя где-нибудь найти было бы неплохо.

[Alexandr]

А что Вас собственно смущает. Приборов для измерения емкости полно, хоть обычным тестером измеряй, не говоря уже о классической мостовой схеме, различных генераторов с изменяемой частотой. Тут основная проблема будет в конструкции Вашего конденсатора. Определиться в первую очередь надо с ней.

[Dmitron]

тебе надо раскопать брошюру "в помощь радиолюбителю" вып. 50 (1975 г.) тама статья есть "Влагомер сыпучих материалов". Там и наладка и схема. Очень рекомендую.

[ViDo]

Добрый день, господа. Согласен, что конструкция конденсатора - самый главный вопрос. Вот еще нашел очень интересный ADC, точнее CDC (Capacitance-to-Digital Converter)- новая микруха AD7745, к которой можно напрямую емкость подключать и на выходе 24-й код. Да, и размеры я уже в принципе определил, а вот материал из которых сделать электроды для меня загадка, может подскажете чего интересного?
Спасибо.

[_Vladimir_]

Добрый день, господа. Согласен, что конструкция конденсатора - самый главный вопрос. Вот еще нашел очень интересный ADC, точнее CDC (Capacitance-to-Digital Converter)- новая микруха AD7745, к которой можно напрямую емкость подключать и на выходе 24-й код. Да, и размеры я уже в принципе определил, а вот материал из которых сделать электроды для меня загадка, может подскажете чего интересного?
Спасибо.

Только учтите что измерять температуру Вам все равно необходимо.
В такого рода измерениях как правило зависимость емкости от температуры может быть не меньше чем от содерщания влаги.
По моему опыту, пока нет коррекции по температуре, показания - "рыночные цены на мясо".
А далее автокоррекция по температуре.
Вообще 80% успеха будет определятся конструкцией всего первичного датчика, не только геометрией конденсатора.
Если это на конвеере то возможно будет лучше отделять небольшую часть от основного потока и пропускать через датчик (так часто делают).
Наверное надо подумать и том чтобы как-то нормировать плотность потока через датчик с помощью механики. Уверен что неравномерность по плотности будет "забивать" сигнал по влаге.

[superbizzon]

а не будетли влажность опилок кореллировать( о блин сказал :0 ) с их весом.
тоесть - берём куб абсолютно сухих - взвешиваем, берём куб влажных(извесно на сколько) - опять взвешиваем, решаем системку линейных уравнений и получаем коэфициенты прямой влажность(вес)=а*вес+b...
Правда.. приблизительно всё это... а потом и от опилок будет зависеть, после еловых пошли пальмовые - лезь и меняй коэфициенты.

[Alexandr]

На потоке и так-то массу мерить затруднительно и дорого. А плюс к этому материал твердый, сыпучий => сильные вибрации при транспортировке. Придется дополнительно организовывать активную систему компенсации влияния вибраций. Сложно.

[CDT]

Правда.. приблизительно всё это... а потом и от опилок будет зависеть, после еловых пошли пальмовые - лезь и меняй коэфициенты.

Да еще то крупные, то мелкие, то плотные, то рыхлые. Как определить чистый объем древесины в куче опилок, что бы начать рассуждать об удельном весе?

[_Vladimir_]

Конечно набо будет делать лабораторные исследования.
Набрать проб с известной влагой, и пропускать через датчик.
Мне кажется конструкция примерно такая.
На конвеере что-то типа заборника, на который попадает часть потока (с подъемом несколько выше ленты конвеера.
Затем небольшой конический шнек (с переменным шагом).
Он потихоньку вращается и спресовывает (относительно равномерно) опилки.
Спресовывая выдавливает в трубку (часть которой и есть первичные конденсаторы).
После датчиков поток опилок опять падает на конвеер.
Если не будете нормировать плотность материала (в смысле уплотнение), то хорошей корреляции с лаборантками никогда не получится.
Из других способов - все те же проблемы. Реально применяют, так или иначе, оченку потерь в электрмагнитном поле через вещество, включая СВЧ методы.
Оптические - трудно будет сделать сам прибор для непрерывных измерений.
Да еще конечно, может быть сильная зависимость от сорта материала, его смолистости и т. п.
ЭТо надо только лабораторно прокрутить.
Еще советую сразу готовиться к варианту с двумя первичными датчиками (разной геометрии и нач. емкости). Возможно что ОТНОШЕНИЕ сигналов этих датчиков существенно ослабит побочные влияния. Так иногда получается.

[ViDo]

Здравствуйте, господа. Опилки после сушки подаются пневмотранспортом и отделить поток для измерения не трудно. Кстати пока не смог найти брошюру "В помощь радиолюбителю" №50 за 1975г, там есть описание вларомера, может у кого-нибудь завалялась? Но на данном этапе думаю, что буду измерять микроконтроллером время затухания RC-цепочки - прецизионный резистор - датчик(конденсатор) и таким образом мерять емкость.
Спасибо за участие, впервые участвую в форумах - не думал, что моя тема получит резонанс в обществе ))

[_Vladimir_]

Здравствуйте, господа. Опилки после сушки подаются пневмотранспортом и отделить поток для измерения не трудно. Кстати пока не смог найти брошюру "В помощь радиолюбителю" №50 за 1975г, там есть описание вларомера, может у кого-нибудь завалялась? Но на данном этапе думаю, что буду измерять микроконтроллером время затухания RC-цепочки - прецизионный резистор - датчик(конденсатор) и таким образом мерять емкость.
Спасибо за участие, впервые участвую в форумах - не думал, что моя тема получит резонанс в обществе ))

Если "В помощь радиолюбителю"... будет достаточно, то прекрасно!
Если на емкость подавать линейный ток от источника тока, то напряжение на нем будет линейно от емкости. Все-таки Вам надо иметь высокое разрешение по емкости, простые схемы вряд-ли обеспечат. Выше мелькал чип от AD,
по-моему неплохая штука.

[Alexey_N]

Есть задачка  - автоматизированно измерять влажность сыпучих веществ, а точнее опилок, до и после сушки прямо на технологической линии, с последующей обработкой результатов на PC.

Я дважды думал об этой теме.
1. Года два назад на конфе у Телесисей эта задача обсуждалась именно в такой постановке. Искать точную ссылку - лень, да и лежит она (конфа) часто. Мое решение там было - использовать рентген на просвет. Не проверял, но и сейчас думаю, что это - одно из самых правильных решений.
2. Лет 20 назад защищал дипломный проект один мужик из нашего института, который всех потряс тем, что сотворил измеритель влажности (зерна что-ли) на принципе ЯМР. Это тоже - очень правильное решение, но в отличие от рентгена я решительно не могу ничего здесь рекомендовать по причине незнакомых мне специфических сложностей возни с ЯМР. Одно могу предположить, что однородное магнитное поле в производственных условиях будет ИМХО сотворить достаточно проблематично.

Насчет же ИК или "конденсатора" - думаю, что это ошибки. С ИК вожусь постоянно и не вижу путей выловить концентрацию влаги по разности температур, не говоря уж о том, что сам по себе метод ИК-контроля, в отличие от рентгена, - сложнее, дороже и менее точен, примерно на один порядок. Конденсатор - это ИМХО просто шютка .

[Axel]

Знаю, что на мельницах давно применяется контроль влажности зерна и муки в потоке, предположительно основанный на измерении поглощения СВЧ. Деталей не знаю, кроме одной: результат сильно зависит от плотности компонента в зоне контроля.

[Dmitron]

"В помощь радиолюбителю"... там точность по влажности гарантируется 0,5%. Измерения производится на трёх частотах: измерение, учёт толщины слоя, компенсация диэл. потерь. Так что тогда радиолюбители были не то что сейчас... мельчаем!

Со сканером у меня проблемы, выслать не смогу.

[Shread]

Проблем с измерением емкости какого-либо сенсора нет никаких, можно на 555м таймере сдалать преобразователь емкость-частота, а потом эту самую частоту любым мк мерять.
Беда в том, что опилки могут иметь различную плотность, хим состав и прочее, есть метод измерения абсолютной валжности материалла, заключающийся в измернии массы материалла, влажность которого нада померять, последующей сушки в вакууме(неглубоком), взвешивание после сушки, разница в массе, деленая на известный объем материалла дает в результате абсолютную влажность. Мы занимаемся производством широкого спектра приборов для измерения влажности и температуры, воздуха и других неагрессивных газов.

p.s
Вот тут есть весьма серьезная подборка материаллов, по измернию влажности, газов в частности, думаю будет полезно, для осознания всей глубины вопроса
Ссылка на FAQ по измерению влажности

[superbizzon]

ещё не совсем понятно для чего нужно измерять влажность этих самых опилок?
Если нужно получить конкретную и чесную цифру для отчёта это одна задачка.
А если требуется оптимизировать процесс сушки ( ну снизить температуру/электричество или время сушки) то это немного другое.

Если второе - то на мой взгляд метод с измерением веса на выходе наиболее подходит. вот глядите - идёт поток через печку, начинаем плавно поднимать температуру - масса опилок на выходе начнёт уменьшаться( ну я имею ввиду масса какогото обьёма), и наверное закон масса(температура) будет что-то вроде экспоненты. тоесть как только при изменении температуры масса уже меняеся несущественно можно разогрев останавливать (или даже вооще отрубить - начнёт увеличиваться - опять включить).

[superbizzon]

ещё не совсем понятно для чего нужно измерять влажность этих самых опилок?
Если нужно получить конкретную и чесную цифру для отчёта это одна задачка.
А если требуется оптимизировать процесс сушки ( ну снизить температуру/электричество или время сушки) то это немного другое.

Если второе - то на мой взгляд метод с измерением веса на выходе наиболее подходит. вот глядите - идёт поток через печку, начинаем плавно поднимать температуру - масса опилок на выходе начнёт уменьшаться( ну я имею ввиду масса какогото обьёма), и наверное закон масса(температура) будет что-то вроде экспоненты. тоесть как только при изменении температуры масса уже меняеся несущественно можно разогрев останавливать (или даже вооще отрубить - начнёт увеличиваться - опять включить).

[Shread]

Если второе - то на мой взгляд метод с измерением веса на выходе наиболее подходит. вот глядите - идёт поток через печку, начинаем плавно поднимать температуру - масса опилок на выходе начнёт уменьшаться( ну я имею ввиду масса какогото обьёма), и наверное закон масса(температура) будет что-то вроде экспоненты. тоесть как только при изменении температуры масса уже меняеся несущественно можно разогрев останавливать (или даже вооще отрубить - начнёт увеличиваться - опять включить).

В теории оно конечно все красиво, а вот с практикой будет иначе
Когда опилки будут сохнуть, сначала с их поверхности, потом изнутри начнет испаряться влага, потом начнут испаряться масла и смолы, далее начнет все это гореть(если контролировать только изменение массы), и во время горения масса будет уменьшаться. Экспонента вряд ли получится.

[Alexandr]

Конденсатор - это ИМХО просто шютка  .

Никакая это не шутка. На диэлькометрические измерения даже ГОСТы существуют. Про опилки по правде сказать не знаю, а для нефти и нефтепродуктов это ГОСТ 14203: "Нефть и нефтепродукты. Диэлькометрический метод определения влажности". И оборудование существует и довольно много образцов.

[_Vladimir_]

Конденсатор - это ИМХО просто шютка  .

Никакая это не шутка. На диэлькометрические измерения даже ГОСТы существуют. Про опилки по правде сказать не знаю, а для нефти и нефтепродуктов это ГОСТ 14203: "Нефть и нефтепродукты. Диэлькометрический метод определения влажности". И оборудование существует и довольно много образцов.

Конечно не шутка. Только Вы представляете постоянную времени такого измерителя? Это уже теряет смысл для реального производства.
К тому же в любом варианте надо мерять не вес а плотность (объем фиксировать).
Все таки для ПРОИЗВОДСТВА могут подойти или емкостные или ВЧ/СВЧ методы (электромагнитные потери в материале).
Для любого метода (по крайней мере которые обсуждались) зависимость будет интегральная, с сильным влиянием других факторов - прежде всего степень уплотнения опилок, сорта материала, смолистости и так далее.
Есть почти успешные разработки, но вряд ли хоть одна из них стабильно используется для измерения влажности, только потому что самое трудное - обеспечить компенсацию побочных факторов и однородность условий измерения в условиях непрерывного потока материала.
Поэтому если ViDo требуется устройство которое реально будет работать в тех.процессе надо прежде всего об этом заботится.
А сделать измеритель, прокалибровать его и потом получить несколько раз сравнительное совпадение на контрольных пробах, это несколько проще, почти любой способ сработает.
И самый действенный способ (по Паркинсону) хорошо подумать как обойтись/обойти сам процесс этого измерения.

[Tail]

Кстати пока не смог найти брошюру "В помощь радиолюбителю" №50 за 1975г

А вот она :
http://publ.lib.ru/ARCHIVES/V/''V_...;'.html#050

[Tail]

Еще один источник о датчиках влажности:
http://www.natahaus.ru/2006/04/12/datchiki...primenenie.html
Книга старая , но актуальная -- например только в ней я смог найти график зависимость влажности от температуры.

[Miron]

Встречал описания измерителей влажности на потоке построенные на
принципе поглощения СВЧ сигнала, правда в живую я
их не видел и о надежности их работы сказать ничего не могу.

Что, касается емкостного измерения влажности в потоке
то у вас может возникнуть много сложностей начиная с
зависимости измерения от толщины слоя ваших опилок
диелектрической проницаемости самих опилок так как
есть сомнения в том что она будет постоянной хотябы
в каких то разумных пределах для обеспечения требуемой
точности измерения влажности.
Как пример можно посмотреть емкостные влагомеры
зернопродуктов там для получения требуемой точности
измерения учитывается сам тип зерна и еще его характеристики
(В описании одного финского даже надо было указать с какого района
оно собрано).

[Костян]

Удалось побаловатся с AD7746. Измерения проводились с помощью подстроечного конденсатора (дело до изготовления конденсатора не дошло по причине присутствия конкурирующего проекта , который и пошел в серию ввиду спешности).
Итоги
1. подстроечный конденсатор был не экранирован, сильно боится рук (показания изменяются ~ на 20% при подносе ладони)
2. с AD7746 снимал 16 бит (младшие 8 не использовал) , показания емкости в течении времени колеблятся только в 10^-3, т.е измеряется уверенно до сотых долей пФ (повторюсь подстроечник не экранирован)
3. диф режим улудшения результатов не дал

Вывод: влажность на AD можно измерять с разрешением менее 0,5 % при минимуме входящих микросхем в дефайс (конкурирующий с моим проект содержал около 10)

[Shread]

влажность на AD можно измерять с разрешением менее 0,5 %

Вы спутали измерение влажности с измерением емкости.
Возможно емкость вы померяете указанным способом, а вот влажность нет.
Емкость в данном случае будет в большей степени зависеть не от содержания влаги, а от:
степени измельчения опилок, породы дерева, от плотности породы, от количества растворимых солей в области, где эти деревья произростают.
Если попытаться применить имперический подход, возможно удастся получить точность порядка 5%, не более, и то только для дерева, выращенного на одной опушке
Метод основанный на поглощении СВЧ весьма реален, но требует серьезной подготовки именно в этой области.
Удачных изысканий.

[viael]

Добрый день, господа. Согласен, что конструкция конденсатора - самый главный вопрос. Вот еще нашел очень интересный ADC, точнее CDC (Capacitance-to-Digital Converter)- новая микруха AD7745, к которой можно напрямую емкость подключать и на выходе 24-й код. Да, и размеры я уже в принципе определил, а вот материал из которых сделать электроды для меня загадка, может подскажете чего интересного?
Спасибо.

Металлическая сетка сверху и снизу конвеера.