§ 27. Автоматический контроль влажности

Влажность древесины и древесных материалов — один из важ­нейших показателей качества самого материала, который оказы­вает непосредственное влияние на многие эксплуатационные и тех­нологические свойства деталей и изделий.

Рис. 49. Автоматические влагомеры: нейтронный (а), инфракрасный (б)

Для измерения влажности древесины и древесных материалов в технологических потоках применяются влагомеры различных типов.

Нейтронные влагомеры. Эти приборы предназначены для изме­рения влажности сыпучих материалов (щепа, стружка). Упрощен­ная схема установки такого влагомера в технологическую емкость показана на рис. 49, а. В измерительную схему такого влагомера входят: первичный преобразователь, состоящий из плутоний-бе-риллиевого источника 1 быстрых нейтронов и газоразрядного счетчика 2 медленных нейтронов, защитное устройство 3 от излу­чения, регистрирующий 4 и вторичный 5 приборы. Первичный преобразователь погружен внутрь объекта, заполненного мате­риалом, который облучается потоком быстрых нейтронов с энер­гией 11 МэВ. В результате соударения с ядрами элементов, входя­щих в состав контролируемого материала, быстрые нейтроны те­ряют свою энергию и превращаются в тепловые нейтроны, с энер­гией 0,025—0,5 МэВ. По числу медленных нейтронов, полученных в результате рассеяния нейтронного потока в материале, можно определить число атомов водорода в нем, а так как подавляющее

большинство атомов водорода содержится во влаге, то по числу атомов водорода можно определить влажность материала.

Под действием медленных нейтронов в счетчике 2 образуются импульсы напряжения с амплитудой 0,05—0,16 В. Эти импульсы поступают в регистрирующий прибор 4, в котором происходит их усиление и преобразование средней частоты следования этих импульсов в аналоговый сигнал, пропорциональный измеряемому потоку медленных нейтронов, т. е. влажности материала. Напря­жение от регистрирующего прибора 4 подается на вторичный при­бор 5, шкала которого проградуирована в единицах влажности. Основная погрешность такого влагомера не более ± 2,5 % от диа­пазона измерения.

Инфракрасные влагомеры (ИК-влагомеры). Такие приборы ис­пользуют для измерения влажности древесины и древесных мате­риалов. Эти влагомеры строятся на основе двухволнового метода. Это объясняется тем, что такой метод позволяет полностью исклю­чить влияние на результат измерения влажности материала ряда факторов: цвета древесины, параметров окружающей среды (тем­пературы, запыленности и т. д.) и др. Суть этого метода заключается в сравнении коэффициентов отражения влажного материала на двух длинах волн: _а — аналитической, на которой происходит интенсивное поглощение ИК-энергии влагой материала, и _э — эталонной, на которой не происходит поглощения ИК-энергии вла­гой материала. Таким образом, сравнивая коэффициенты отраже­ния влажного материала на разных длинах волн, можно оценить влажность материала, исключив влияние других факторов (цвет и т. д.).

В качестве рабочих длин волн в ИК-влагомерах обычно ис­пользуются _э = 1,7—1,8 мкм и _а = 1,93—1,95 мкм.

На рис. 49, б приведена упрощенная схема ИК-влагомера. Источником ИК-излучения является электрическая лампа нака­ливания 5 с вольфрамовой нитью. Сфокусированные световые лучи от этой лампы через систему линз 6 и 10 зеркал 2 и 9, светофильт­ров с диском 7 попадают на поверхность контролируемого мате­риала 1 (цельная древесина, плиты, стружка, щепа и т. д.).

Для получения ИК-излучения соответствующих длин волн ис­пользован диск 7 светофильтров. В этом диске сделаны отверстия, в которые вставлены два типа светофильтров, пропускающие ИК-излучения только на длинах _а и _э. Эти светофильтры поочередно устанавливают в отверстия диска. Диск 7 приводится во вращение электродвигателем 8. При вращении диска 7 в начальный момент, например, излучается волна _а, в следующий момент волна _э, за­тем — _а и т. д. Таким образом, благодаря диску поверхность контролируемого материала поочередно облучается ИК-излуче-нием с длинами волн _а и _э.

Отраженные от поверхности контролируемого материала ИК-волны попадают на параболическое зеркало 4, в фокусе которого расположен фотоприемник 3 с максимумами спектральной харак­теристики в ИК-Диапазоне.

На выходе фотоприемника 3 показан типичный двухуровневый сигнал. Высокий уровень сигнала (излучение волны _э) зависит от параметров окружающей среды и окраски древесины. Сигнал низкого уровня (излучение волны _а) зависит от всех вышеперечис­ленных факторов, а также от влажности самого материала. На разность уровней этого сигнала влияет только влажность мате­риала. Уровень этого сигнала не зависит от параметров окружаю­щей среды и других свойств самого материала.

Сигнал с выхода фотоприемника 3 через усилитель-преобразо­ватель УП поступает на вторичный прибор ВП, шкала которого проградуирована в единицах влажности.

ИК-влагомеры позволяют измерять влажность древесины и дре­весных материалов от 0 до 100 %. Основная погрешность измере­ния ± 1 % от диапазона измерения.