Wilgotnościomierze do kontroli wilgotności materiałów sypkich

Wilgotnościomierze to urządzenia pomiarowe przeznaczone do określania wilgotności. Wszystkie metody pomiaru wilgotności są zwykle podzielone na bezpośrednie i pośrednie.

W przypadku stosowania metod bezpośredniej kontroli wilgotności przeprowadza się bezpośredni rozdział materiału badawczego na suchą masę i wilgoć.

W badaniach laboratoryjnych oraz do sterowania urządzeniami automatyki stosowana jest metoda wagowa (bezpośrednia). Istota metody polega na tym, że próbkę badanego materiału (masy formierskiej, piasku itp.) umieszcza się w butelce laboratoryjnej i po dokładnym zważeniu umieszcza się w piecu w temperaturze 103 — 105 OC i suszy do stała waga.

Wysuszony materiał umieszczono następnie w eksykatorze, schłodzono w obecności żelu krzemionkowego i ponownie zważono na tej samej wadze. Na podstawie wyników ważenia określa się wilgotność materiałów. Opisana metoda zapewnia wysoką dokładność, ale jest przeprowadzana przez długi okres czasu (2-3 godziny).

Ostatnio coraz powszechniejsze stają się pośrednie fizyczne metody pomiaru wilgotności materiałów sypkich. Polegają one na przeliczeniu wilgoci na dowolną wielkość fizyczną dogodną do pomiaru lub dalszego przeliczenia za pomocą przetworników pomiarowych.

W zależności od charakteru mierzonego parametru metody pośrednie dzielą się na elektryczne i nieelektryczne. Elektryczne metody pomiaru wilgotności opierają się na bezpośrednim pomiarze parametrów elektrycznych badanego materiału. Metodami nieelektrycznymi określa się wielkość fizyczną, która jest następnie przetwarzana na sygnał elektryczny. Wśród elektrycznych metod pomiaru wilgotności materiałów sypkich najszerzej stosowane są metody konduktometryczne i dielektryczne (pojemnościowe).

Konduktometryczna metoda kontroli wilgotności oparta na pomiarze rezystancji elektrycznej materiału, która zmienia się w zależności od zawartości wilgoci w materiale. Podczas pomiaru wilgotności tą metodą próbkę substancji 1 umieszcza się pomiędzy płaskimi elektrodami 2 przetwornika pierwotnego (rys. 1).

Ryż. 1. Schemat wilgotnościomierza konduktometrycznego

Natężenie prądu mierzone przez urządzenie 3 będzie zależeć od zawartości wilgoci w próbce. Rezystor Ro służy do regulacji zera urządzenia. Metoda konduktometryczna pozwala na określenie wilgotności materiałów sypkich w zakresie 2 — 20%. Górna granica jest ograniczona spadkiem czułości wraz ze wzrostem wilgotności, a dolna granica wynika z trudności w pomiarze dużych rezystancji elektrycznych.

W obwodzie pomiarowym wilgotnościomierza pojemnościowego (rys. 2), działającego na zasadzie wyznaczania strat dielektrycznych, pojemność przetwornicy kondensatora wyznaczana jest za pomocą obwodu rezonansowego składającego się z indukcyjności L i zmiennej pojemności Cx. Rezonans obwodu zapewnia regulacja kondensatora Co.

Ryż. 2. Schemat higrometru pojemnościowego

Jako wskaźnik rezonansowy zastosowano woltomierz 2. Obwód jest oddzielony od generatora 1 kondensatorem separującym Cp. Wraz ze wzrostem wilgotności badanej próbki 3 zmienia się pojemność przetwornika. Aby przywrócić symetrię, konieczna jest zmiana pojemności kondensatora Co, aby całkowita pojemność obwodu ponownie stała się oryginalna.Zmiana położenia uchwytu kondensatora Co jest wskaźnikiem wilgotności.

Wadą tej metody jest zależność pojemności materiału nie tylko od wilgotności, ale także od składu chemicznego. Dlatego pojemnościowe metody kontroli wilgoci są stosowane tylko ze specjalnymi urządzeniami dla każdego konkretnego materiału.