Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Измерение влажности сыпучих веществ
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Аналоговая и цифровая техника, прикладная электроника > Метрология, датчики, измерительная техника
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.
smile3046.gif
Alexandr
Вам смотрю выпало счастье biggrin.gif 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
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
Цитата(Alexandr @ May 3 2005, 11:08)
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 w00t.gif видел подобный измеритель. Там ёмкость меряли кондёра. Больше воды-больше ёмкость. какой у опилок коэфф. Диэл. проницаемости? а у воды cheers.gif - 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. smile3046.gif
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_
Цитата(ViDo @ May 16 2005, 12:55)
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
Цитата(superbizzon @ May 16 2005, 21:11)
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 smile.gif))
_Vladimir_
Цитата(ViDo @ May 17 2005, 13:50)
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 smile.gif))
*

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
Цитата(ViDo @ Feb 3 2005, 16:17)
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 smile.gif.
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 smile.gif
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
Цитата
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 smile.gif
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
Цитата(Alexey_N @ May 19 2005, 02:11)
Конденсатор - это ИМХО просто шютка  smile.gif.


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_
Цитата(Alexandr @ May 26 2005, 11:46)
Цитата(Alexey_N @ May 19 2005, 02:11)
Конденсатор - это ИМХО просто шютка  smile.gif.


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. smile.gif
Tail
Цитата
Кстати пока не смог найти брошюру "В помощь радиолюбителю" №50 за 1975г

А вот она smile.gif :
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
Цитата
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 smile.gif
Метод основанный на поглощении СВЧ весьма реален, но требует серьезной подготовки именно в этой области.
Удачных изысканий.
viael
Цитата(ViDo @ May 16 2005, 13:55) *
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.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.