ВЛАГОМЕР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к измерению влажности древесины.
Известны влагомеры для измерения влажности древесины, использующие кондуктометрический метод измерения, основанный на связи влажности древесины и ее омического сопротивления (Серговский П.С. Оборудование гидротермической обработки древесины, М.: Лесная промышленность, 1981, с. 178-180; Гладаревский В.М. и др. Метрологическое обеспечение приборов деревообрабатывающей промышленности, М.: Лесная промышленность, 1989, с. 100-113; авт. св. СССР 241759, G01N 27/04, 1969; авт. св. СССР 261257, F26B 25/22, 1970).
Недостатком данных влагомеров является то, что они позволяют измерить интегральное значение влажности древесины только на сечении, соответствующем длине иголок датчика.
Из известных устройств для измерения и контроля влажности наиболее близким по технической сущности является влагомер для измерения влажности древесины (патент на изобретение РФ №2180746, МПК G01N 27/04), содержащий датчик с тремя игольчатыми электродами и измерительный блок с индикацией, при этом игольчатые электроды датчика расположены на ломаной линии в виде прямого угла, образуя пары игольчатых электродов, одна из которых предназначена для установки вдоль волокон древесины, а другая - поперек волокон древесины, при этом между игольчатыми электродами и измерительным блоком установлен переключатель пар игольчатых электродов, а влагомер снабжен устройством сигнализации о достижении заданной влажности, встроенным в измерительный блок. Влагомер позволяет определить влажность древесины путем измерения электрического сопротивления как вдоль, так и поперек волокон древесины при одной установке игольчатых электродов датчика влагомера, далее полученные результаты влажности вдоль и поперек волокон усредняются.
Однако данный влагомер не позволяет учитывать неравномерность влажности по глубине при измерении, а также оценивать анизотропию строения древесины, что сказывается на достоверности измерений влажности.
В связи с этим важной задачей является создание нового устройства для измерения влажности древесины с более высокой достоверностью результатов измерения, с оценкой неравномерности влажности по глубине древесины и анизотропии ее строения.
Техническим результатом заявленного влагомера для измерения влажности древесины является повышение достоверности измерений за счет того, что данный влагомер позволит измерять неравномерность влажности по глубине материала с оценкой анизотропии материала.
Указанный технический результат достигается тем, что влагомер для измерения влажности древесины, содержащий датчик с тремя игольчатыми электродами, расположенными на ломаной линии в виде прямого угла, образуя пары игольчатых электродов, одна из которых предназначена для установки вдоль волокон древесины, а другая - поперек волокон древесины, и измерительный блок с индикацией, который содержит коммутатор, регулируемый блок питания, контроллер, эталонный резистор, измеритель напряжения, а датчик дополнительно снабжен четвертым игольчатым электродом, при этом три игольчатых электрода расположены на одинаковом расстоянии от четвертого таким образом, что третья пара игольчатых электродов расположена на биссектрисе прямого угла, образуемого первой и второй парами, при этом игольчатые электроды выполнены изолированными по всей длине с электропроводящими наконечниками на конце и закреплены на пластине с возможностью ее вертикального перемещения посредством винта, связанного с датчиком для преобразования перемещения игольчатых электродов в электрический сигнал, причем три игольчатых электрода соединены с регулируемым блоком питания через коммутатор, а четвертый игольчатый электрод соединен с регулируемым блоком питания через эталонный резистор, подключенный к информационному входу измерителя напряжения, соединенного своим выходом с первым информационным входом контроллера, который вторым информационным входом соединен с выходом датчика для преобразования перемещения игольчатых электродов в электрический сигнал, информационным выходом - с устройством индикации, первым управляющим выходом - с коммутатором, а вторым управляющим выходом - с регулируемым блоком питания.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется на фиг. Влагомер для измерения влажности древесины 1 содержит датчик с игольчатыми электродами 2, 3, 4, 5, выполненными изолированными по всей длине с электропроводящими наконечниками на конце и закрепленными на пластине 6 с возможностью ее вертикального перемещения посредством винта 7, связанного с датчиком 8 для преобразования перемещения игольчатых электродов в электрический сигнал. Игольчатые электроды 3, 4, 5 расположены на одинаковом расстоянии от игольчатого электрода 2 таким образом, что образуют три пары игольчатых электродов, две из которых образуют прямой угол, а третья пара расположена на биссектрисе этого угла. Электроды 3, 4, 5 соединены с регулируемым блоком питания 9 через коммутатор 10. Игольчатый электрод 2 соединен с регулируемым блоком питания 9 через эталонный резистор 11, который также соединен с информационным входом измерителя напряжения 12, соединенным своим выходом с первым информационным входом контроллера 13, который вторым информационным входом соединен с выходом датчика 8 для преобразования перемещения игольчатых электродов в электрический сигнал, информационным выходом - с устройством индикации 14, первым управляющим выходом - с коммутатором 10, а вторым управляющим выходом - с регулируемым блоком питания 9. Регулируемый блок питания 9, коммутатор 10, эталонный резистор 11, измеритель напряжения 12 и контроллер 13 образуют измерительный блок 15.
Влагомер для измерения влажности древесины работает следующим образом.
Контакт с древесиной 1 осуществляется с помощью четырех вводимых в древесину игольчатых электродов. Игольчатые электроды 2, 3, 4, 5 выполнены электрически изолированными по длине с электропроводящими наконечниками на конце и закреплены на пластине 6, которая перемещается в вертикальной плоскости с помощью винта 7, снабженного датчиком 8 для преобразования перемещения игольчатых электродов в электрический сигнал. Это позволяет производить измерения влажности в одной горизонтальной плоскости по глубине материала, что повышает достоверность измерения влажности.
При помощи коммутатора 10 к парам игольчатых электродов поочередно подводится напряжение от регулируемого блока питания 9, что позволяет измерять сопротивление образца древесины в трех направлениях относительно ориентации ее волокон и тем самым учесть анизотропию строения древесины и повысить точность измерения ее влажности. Посредством измерителя напряжения 12 замеряется падение напряжения на эталонном резисторе 11. Ток через измеряемый образец равен:
изм
где U - падение напряжения на эталонном резисторе;
обр
R - величина сопротивления эталонного резистора.
др
Контроллер 13 производит расчет сопротивления измеряемого образца древесины (R), которое равно:
ПИТ
где U - напряжение питания.
Затем контроллер 13 подает на регулируемый блок питания 9 команду на изменение напряжения питания, и производится расчет сопротивления древесины 1 при другом напряжении питания. После вычисления сопротивлений древесины 1 при различных напряжениях питания контроллер 13 подает команду на коммутатор 10, посредством которого напряжение подводится к другой паре электродов, и процесс измерения повторяется. После проведения измерений на данной глубине игольчатые электроды внедряются в материал на другую глубину, и процесс измерения производится аналогично.
др
Значение влажности рассчитывается по сопротивлению древесины 1. В памяти контроллера 13 находятся зависимости влажности (ω) от сопротивления древесины ω=ω(R) для различных пород.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволит повысить достоверность измерений влажности за счет того, что данный влагомер позволит измерять неравномерность влажности по глубине древесины с оценкой анизотропии ее строения.