CZ2011455A3 - Aparatura pro merení vlhkostních parametru pórovité hmoty a zpusob sledování sírení vlhkosti v pórovitých hmotách - Google Patents
Aparatura pro merení vlhkostních parametru pórovité hmoty a zpusob sledování sírení vlhkosti v pórovitých hmotách Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2011455A3 CZ2011455A3 CZ20110455A CZ2011455A CZ2011455A3 CZ 2011455 A3 CZ2011455 A3 CZ 2011455A3 CZ 20110455 A CZ20110455 A CZ 20110455A CZ 2011455 A CZ2011455 A CZ 2011455A CZ 2011455 A3 CZ2011455 A3 CZ 2011455A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- sample
- moisture
- waveguides
- waveguide
- radiation
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 239000011148 porous material Substances 0.000 title description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 39
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 57
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 29
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 6
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 5
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 claims description 3
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 112
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 238000009435 building construction Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000003020 moisturizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 238000005293 physical law Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Aparatura (1) pro merení vlhkostních parametru pórovité hmoty obsahující záves (11), pro zkusební vzorek, digitální váhu (5) nad ním, stacionární vlnovody (8, 8a) mikrovlnného zárení a pod závesem je usporádána nádrzka (14) s vodou (15) a od vlnovodu i od váhy jsou instalovány kabely k pocítaci, pricemz mezi vlnovodem a pocítacem je usporádán voltmetr (18), kdy nádrzka (14) je usporádána jako nepohyblivá soucást a aparatura dále sestává ze základní desky (2), na které je svisle upevnena dvojice svislých vodících list (3), na kterých je kluzne usporádán rám (4) váhy (5), který je zezadu opatren sroubovým pouzdrem, kterým je protazena závitová hnací tyc (16), ulozená v motoru (6) a hnací tyc (16) je nahore volne otácive ulozena v horním pouzdru (24), pricemz motor (6) a vlnovod (7) jsou spojeny s pocítacem (23). Zpusob merení pak obsahuje opakované a rychle po sobe jdoucí kroky vázení, kalibrace polohy vzorku, prejezdy do ruzných poloh vzhledem k vlnovodum a hladine v nádrzce s príslusným zapnutím a vypnutím mikrovlnného zárení a to umozní stanovení matice An*, kdy kazdý prujezd vzorku znamená získání navlhací krivky.
Description
Vynález se týká způsobu sledování šíření vlhkosti v pórovitých hmotách, zvláště na principu využití elektromagnetického mikrovlnného záření a aparaturu kjeho provádění.
Dosavadní stav techniky
Převážným typem realizovaných stěnových stavebních konstrukcí jsou zděné konstrukce z kusových staviv spojovaných maltou. Značná část stavebních poruch je zapříčiněna a provázena vlivem nežádoucího působení vlhkosti. Současné trendy ve stavebnictví jsou směřovány na využití nových, lehkých stavebních hmot a přitom jsou kladeny stále vyšší požadavky na bezporuchovou funkci stavebních konstrukcí, zejména na tepelně izolační schopnost obvodových plášťů. Stále nedostatečně vyřešeným tématem při studiu materiálových vlastností pórovitých staviv je zjišťování charakteristických materiálových parametrů pro posuzování vlhkostního stavu ve stavebních konstrukcích. Potřebnou veličinou je součinitel vodivosti kapilární vlhkosti, který se odvozuje z měření saturační a desaturační křivky (průběh navlháni a vysychání) podle pohybu polohy vlhkostního profilu v nestacionárním stavu (tj. před dosažením úplného provlhnutí) průběhu navlhání.
K tomuto účelu je běžně používána gravimetrická metoda, která je základním způsobem zjišťování obsahu vlhkosti v látce. Nevýhodou je vyjádření jedné křivky pro každý jeden vzorek a nepřesnosti výsledků vlivem manipulace se vzorkem a malá četnost zjišťovaných hodnot s ohledem na lámání vzorku materiálu (cca po 20 mm). Proto je možné gravimetrickou metodou uplatnit pouze metodu Matanovu.
Nedestruktivní metoda umožňuje získání podstatně vyšší četnost přesnějších výstupů (cca po 3 mm) a vyloučení ztrát manipulací se vzorkem. Kromě toho jsou výstupy měření kontinuálně snímány a vyhodnocovány elektronicky bez vlivu chyby lidským faktorem.
Uplatněná nedestruktivní metoda pomocí elmg. záření je ve srovnání s metodou NMR (která se uplatňuje v medicíně) z hlediska pořízení dostupnější a také bezpečnější co do ochrany před nebezpečným zářením.
• to
Vlhkostní vlastností pórovité hmoty je dosud ne zcela probádanou oblastí z hlediska jejich posuzování pro praktické účely stavební praxe. Problematikou se zabývá ČSN 15026 (2007), která vychází ze zjišťování rozdílu tlaků a ČSN EN ISO 15148 (2004), která uvádí pouze informativní zmínku vycházející z doporučení měřením metodou NMR, bez bližšího stanovení způsobu zjišťování vstupních hodnot pro výpočet součinitele kapilární vodivosti. Navlhací křivky získané nedestruktivní metodou na experimentálně sestavené měřící aparatuře jsou použitelné pro stanovení součinitele kapilární vodivosti jako charakteristického vlhkostního parametru pro posuzování vyjádření vlhkostních vlastností pórovité hmoty pro zakomponování do posuzování stavebních materiálů z hlediska tepelně technických vlastností.
Způsob stanovení charakteristického vlhkostního parametru součinitele kapilární vodivosti vychází ze známých fyzikálních zákonů. Dosazením Lykovova vztahu pro hustotu toku vlhkosti do rovnice kontinuity dostaneme dt áxV dx) kde u je funkce homotnostní vlhkosti vzorku, x je souřadnice v délce vzorku, κ je hledaný součinitel kapilární vodivosti.
Na obr.la je navlhací křivka vytvářející vlhkostní čelo profilu šíření vlhkosti v materiálu
Polopřímku s okrajovou podmínkou w(o,r)= kde ui je maximální vlhkost (pozn. maximálního nasycení není možné dosáhnoutzbytek je kostra) a počáteční podmínkou w(x,0)= u2 kde Ui je vlhkost získaná v čase,
U2 je konstantní vlhkost (jako počáteční vlhkost za předpokladu, že materiál není zcela suchý) ··· · lze pro x>0 převést Boltzmannovou transformací, dosazením do původní diferenciální rovnice a postupným derivováním:
kde ω je nová proměnná, w je hmotnostní vlhkost materiálu vzorku, ui je relativní vlhkost materiálu vzorku, x je souřadnice v délce vzorku, t je časový interval měření, a pro novou proměnnou ω platí:
ω(θ) = M, ť»(oo) = když ft bude konvergovat k nule.
Výše uvedená metoda spočívá vtom, že se měřený vzorek o určité délce navlhčí na čele a voda se po určitou dobu nechá vzorkem vzlínat. Poté se vzorek rozdělí na několik segmentů - vzorků, které mají různou míru navlhčení. Změří se vlhkost v jednotlivých segmentech a na základě výsledku se stanoví křivka rozloženi vlhkosti ve vzorku. Tato metoda obecně je zatížena nepřesnostmi při manipulaci se vzorkem a je prakticky nepoužitelná pro opakovaná měření na daném vzorku pro uplatnění integrální metody ke stanovení součinitele kapilární vodivosti.
Pro měření vlhkosti by bylo možno použít měřící metodu absorpce neutronového záření, využívající principu jaderné magnetické rezonance. Tato metoda je ovšem velmi drahá a vyžaduje velké strojní vybavení a nároky na ochranu před nebezpečným zářením a proto ve stavební praxi nevhodná.
Ze spisu CZ 301475 B1 je znám způsob sledování šíření vlhkosti v pórovitých hmotách, kdy se po zavěšení vzorku na váhu pod něj přivede nádržka s kapalinou pomoci polohovacího mechanismu nádržky tak, aby bylo čelo vzorku smáčeno kontaktem s hladinou kapaliny, načež se přivede ke vzorku mikrovlnné záření pomocí vlnovodů a nechá se procházet vzorkem u jeho čela a po spuštění přestavovacího zařízení se vlnovody kontinuálně posunují směrem nahoru v délce sledovaného
vzorku a měří kontinuálně vlhkost v saturované oblasti od čela vzorku nahoru, přičemž se měří změna procházejícího záření a změna hmotnosti vzorku v čase a výsledky jsou kvantifikovány a dále vyhodnocovány na připojeném počítači. Zařízení k provádění tohoto způsobu sestává z polohovacího mechanismu pro přestavování výšky nádržky a tím i hladiny kapaliny, přičemž závěs je v horní části upevněn na digitální váze umístěné nad ním, přičemž nad nádržkou je uspořádán vysílači vlnovod mikrovlnného záření na jehož okraji odvráceném od nádržky je uspořádán zdroj mikrovlnného záření,přičemž z druhé strany je proti vysílacímu vlnovodu uspořádán ve stejné výšce přijímací vlnovod, přičemž oba vlnovody jako jedna jednotka jsou přestavitelně uspořádány na nosném rámu přes přestavovací zařízeni, a vlnovody jsou provedeny z dutého kovového profilu a vzorek je uspořádán mezi vzájemně přivrácenými konci vlnovodů, přičemž na přijímacím vlnovodu je na odvrácené straně od nádržky uspořádán přijímač mikrovln, napojený na multimetr. Práce s tímto mechanismem se však ukázala jako nepřesná a výsledky nebyly vyhovující.
Ze spisu JP 06-129999 je známo zařízení na kontinuální měření vlhkosti, kde je zdroj mikrovlnného záření, přičemž z druhé strany je proti vysílacímu vlnovodu uspořádán ve stejné výšce přijímací vlnovod, přičemž mezi vlnovody je veden nabarvený textilní pás, jehož vlhkost po průchodu barvící lázní se proměřuje na základě vyhodnocování změny intenzity procházejícího záření. Takové zařízení sice pracuje na stejném základním fyzikálním principu, ale pro účely sledování šíření vlhkosti v pórovitých stavebních hmotách je zcela nevhodný.
Cílem vynálezu je představit způsob pro sledování šíření vlhkosti v pórovitých hmotách a aparaturu kjeho provádění, které by umožnilo přesné, automatické, opakovatelné měření s možností programování průběhu měření ke stanovení součinitele kapilární vodivosti.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky odstraňuje aparatura pro měření vlhkostních parametrů pórovité hmoty podle vynálezu, u které je nádržka uspořádána jako nepohyblivá součást a aparatura dále sestává ze základní desky, na které je svisle upevněna dvojice svislých vodících lišt, přičemž na vodících lištách je kluzně uspořádán rám váhy, přičemž rám váhy je zezadu opatřen šroubovým pouzdrem, kterým je protažena závitová hnací tyč, uložená v motoru a hnací tyč je nahoře volné otáčivé uložena v horním pouzdru, přičemž od počítače k motoru vede motorový komunikační kabel a od počítače k vlnovodu vede reléový komunikační kabel opatřený relé pro spínání/vypínání záření.
Taková aparatura umožní automatizované a velmi přesné měření způsobem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje následující kroky:
- vážení vzorku;
- kalibrace polohy vzorku, který vyjede do horní krajní polohy a zapnutí mikrovlného záření;
- rychlá jízda vzorku dolů, vyhledáni vlnovodů na základě změny napětí, jemný dojezd na paprsek, přičemž se provádí prvnímu kalibrační měření a stanovuje se matice K/;
- vypnutí záření po projetí vzorku paprskem;
- hrubé vyhledání hladiny rychlou jízdou dolů a to na základě změny hmotnosti vzorku v důsledku kontaktu jeho čela s vodou;
- příprava jemného vyhledání hladiny rychlým zvednutím vzorku nad hladinu, aby nestihl nasávat vlhkost;
- jemné vyhledání hladiny na základě změny hmotnosti vzorku - pomalá jízda až na hladinu;
- ukončení kalibrace, rychlý výjezd nad hladinu;
-jemné vyhledání hladiny na základě hrubého vyhledání z kalibrace;
- příprava měření spočívající v rychlém výjezdu nad vlnovody;
- zapnutí mikrovlného záření a vlastní měření při průjezd vzorku vlnovody, přičemž se stanoví matice An*;
- opakování měření, tedy opět jemné vyhledáni hladiny, rychlý výjezd nad vlnovody, zapnutí mikrovlného záření, vlastní měřeni, stanovení matice An*, přičemž každý průjezd znamená získání navlhací křivky;
- ponoření vzorku, pomalá jízda celého vzorku pod hladinu, navlhání, čekáni se vzorkem pod hladinou po stanovenou dobu;
- příprava druhého kalibračního měřeni, rychlá jízda vzorku nad vlnovody;
- zapnutí záření, přičemž probíhá druhé kalibrační měření, vzorek pokračuje projetím přes paprsek do spodní polohy, přičemž dochází ke stanovení matice K2*;
- opětovné vážení vzorku pro zjištění přírůstku hmotnosti.
• « · · · · · · • * · ·· ·♦ ··'
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude dále přiblížen pomocí výkresů, na kterých obr. 1a představuje navlhací křivku vytvářející vlhkostní čelo profilu šířeni vlhkosti v materiálu, obr.2 představuje aparaturu pro měření vlhkostních parametrů pórovité hmoty podle vynálezu, obr.2 až 16 znázorňují schematicky jednotlivé kroky způsobu měření podle vynálezu na aparatuře podle obr.1, obr. 17 je grafické znázornění prvního kalibračního měření, obr. 18 je grafické znázornění vlastního měřeni, obr. 19 je grafické znázornění druhého kalibračního měření, obr. 20 znázorňuje grafický výstup výsledků zpracování hodnot jednotlivých měření ve zvolených časových intervalech jako prostorové trojrozměrné rozložení fyzikálních veličin, obr. 21 je grafické znázornění výsledného nárůstu hmotnostní vlhkosti vzorku v důsledku kontaktu s vodní hladinou jedné ze získaných navlhacích křivek, obr. 22 představuje vyobrazení výsledné matice trojrozměrného zobrazení šíření vlhkosti ve sledovaném vzorku materiálu na základě jednotlivých měření, obr.23 představuje navlhací křivku v nestacionárním stavu navlhání v určitém čase od počátku navlháni, obr. 24 představuje průběh navlháni vzorku materiálu ve vybraném řezu. Je vyobrazeno grafické vyjádření rozložení hmotnostní vlhkosti v průběhu navlhání vzorku a obr. 25 je zobrazeni funkční závislosti součinitele kapilární vodivosti na hmotnostní vlhkosti u konkrétního vzorku.
Příklad provedení vynálezu
Na obr.1 je vidět z konstrukčního schématu, že aparatura 1 pro sledování šíření vlhkosti v pórovitých hmotách podle vynálezu sestává ze základní desky 2, na které je upevněna dvojice vodících lišt 3. Na vodících lištách 3 se kluzně pohybuje rám 4 váhy 5. Rám 4 je zezadu opatřen šroubovým pouzdrem, kterým je protažena závitová tyč 16, uložená v motoru 6, kterým je hnaná a nahoře volně otáčivě uložena v horním pouzdru 24. Závitová tyč 16 představuje polohovací mechanismus, který slouží k přestavování výšky rámu 4 a tím i výšky zkušebního vzorku 13. Zkušební vzorek 13 je zavěšený na závěsu 11, který je uchycen na digitální váze 5 nad ním a samotný vzorek 13 je uchycen uchycením 12. Pod základní deskou je uspořádána nádržka 14 s vodou 15 a nad nádržkou 14 jsou ve spodní části desky 2 uspořádány vlnovody 8,8a mikrovlnného záření. Ani nádržka 14 ani vlnovody 8,8a se nepohybují. Na vysílacím vlnovodu 8 je na okraji zdroj záření 7, což je v našem případě Gunnova dioda, napojený na zdroj napětí potřebného pro funkci Gunnovy diody. Před zdrojem záření 7 je uspořádána vysílací anténa 9 a na druhém, přijímacím vlnovodu • ·♦· • · · · · · * «« · ·« ·
8a je uspořádána přijímací anténa 10. Oba vlnovody 8,8a jakožto jedna jednotka jsou stabilně uspořádány na desce 2. Vlnovody 8,8a jsou provedeny z dutého kovového profilu. Vzorek 13 je uspořádán mezi vzájemně přivrácenými konci vlnovodů 8,8a. Na přijímacím vlnovodu 8a je uspořádán přijímač mikrovln 10, napojený na voltmetr 18, kde lze odečítat hodnoty změny intenzity záření na výstupu. Voltmetr 18 je připojený k počítači 23, kde lze pomocí odpovídajícího programu sledovat výsledky, např. ve formě křivek - o tom bude pojednáno později. K přenosu indikovaných veličin slouží také komunikační program k odečítání údajů na displeji digitální váhy a software programu k voltmetru 18. Od počítače 23 k motoru vede motorový komunikační kabel 19, od počítače 23 k váze 5 vede váhový komunikační kabel 22, od počítače 23 k vlnovodu 7 vede reléový komunikační kabel 21 opatřený relé 17 pro spínání/vypínání záření a od počítače 23 k vlnovodu 7 vede voltmetrový komunikační kabel 20, opatřený výše zmíněným voltmetrem 18.
Před dalším popisem funkce aparatury podle vynálezu je dobré připomenout obecné vlastností zkoušených materiálů. Při smáčení čela vzorku 13 kontaktem s hladinou vody 15 dojde v určitém časovém úseku k nasáti vlhkosti do určité výše vzorku. Jde o tzv. profil vlhkostního čela. Vlhkost je nejvyšší ve vzorku u hladiny kapaliny a směrem nahoru v délce vzorku jí ubývá. Tato měnící se vlhkost je předmětem zkoumání.
Cílem měření je zjistit gradient vlhkosti. Známe-li časové a prostorové rozložení vlhkosti, tedy tzv. gradient vlhkosti je možné z naměřených hodnot vypočítat hodnoty součinitele kapilární vodivosti K.
Na obr. 1a je vyjádření parametrů potřebných pro stanovení součinitele kapilární vodivosti. Položka t je interval měření, gradient vlhkosti je poměr du/dx. Na ose x je délka vlhkostního čela a na ose u je hmotnostní vlhkost.
Při použití nestacionární metody pro určení součinitele kapilární vodivosti je vhodné znát několik křivek navlhání pro různé časy od začátku experimentu pro jeden stejný vzorek (metoda integrální).
Na obr,2 až 15 je v jednotlivých krocích znázorněn způsob měření podle vynálezu. Ten probíhá následovně:
•φ φ·φφ·· ·· • · φ φφ φ φ · « ♦ φ ·· • · « φ φ · · φφ φ φφ φφφ
Obr,2 - vážení vzorku 13 obr. 3 Kalibrace polohy vzorku 13, který vyjede do horní krajní polohy HP a zapnutí mikrovlného záření - paprsek z obr. 4 - rychlá jízda vzorku 13 dolů, vyhledání vlnovodů na základě změny napětí, jemný dojezd na paprsek z. Dochází k prvnímu kalibračnímu měření. Zde je znázorněn počátek průjezdu a vzorek pokračuje projetím přes paprsek z a dochází ke stanovení matice K/,
Obr. 5 - vzorek projel paprskem a dochází k vypnutí záření,
Na obr. 17 je grafické znázornění pomocí kroků na obrázcích 4 a 5 popsaného, prvního kalibračního měření - stanovení matice K/ při pomalém posuvu vzorku mezi vlnovody, kdy * je trojrozměrná matice. Jedná se o proměření vzorku ve vysušeném stavu v jeho délce. Je to grafické vyjádření změny intenzity elektrického napětí detekovaného přijímací anténou po průchodu vzorkem materiálu v závislosti na obsahu vlhkosti v délce od jeho spodního konce.
Na vodorovné ose je vyznačen čas pojezdu vzorku mezi vlnovody v sekundách, na svislé ose jsou uvedeny hodnoty snímaného elektrického napětí v milivoltech.
Z grafu je zřejmé, že v celé délce vzorku jsou hodnoty snímaného elektrického napětí prakticky neměnné, rozptyl snímaných hodnot elektrického napětí v délce vzorku je zanedbatelný „šum při snímání měření“, který je zapříčiněn strukturou materiálu vzorku. Tato „kalibrace“ představuje základní podklad pro vyhodnoceni následných měření.
V grafu (v čase 0 až 4 sekundy) je zaznamenán počáteční úsek a křivky, což je „náběh vzorku mezi vlnovody“, kdy je detekováno vysílané záření bez vzorku, a úsek b (v čase 4 až 16 sekund), kdy se vzorek dostává mezi vlnovody. Tyto počáteční úseky nejsou pro další zpracování směrodatné. Rozhodující je úsek c.
Obr.6 - hrubé vyhledání hladiny rychlou jízdou dolů a to na základě změny hmotnosti vzorku v důsledku kontaktu jeho čela s vodou.
Obr.7 - příprava jemného vyhledání hladiny rychlým zvednutím vzorku nad hladinu, aby nestihl nasávat vhkost.
· ···* « ·· * ·· 4 · ··· · · · · · · · ··· · ·
Obr.8 - jemné vyhledáni hladiny h na základě změny hmotnosti vzorku - pomalá jízda až na hladinu
Obr.9 - ukončení kalibrace, rychlý výjezd nad hladinu obr. 10 - jemné vyhledání hladiny na základě hrubého vyhledáni z kalibrace (znázorněno na obr.6) obr.11 - příprava měření - rychlý výjezd nad vlnovody obr. 12 - zapnutí mikrovlného záření z, probíhá vlastní měření (tedy průjezd vzorku Gunnovou diodou), stanovení matice An*, pomalá jízda dolů při průjezdu
Následuje opakováni měření, tedy opět jemné vyhledání hladiny (obr.10), rychlý výjezd nad vlnovody, zapnutí mikrovlného záření z (obr.11), vlastní měření, stanovení matice An* pomalá jízda dolů (obr.12) - každý průjezd znamená získání navlhací křivky NK
Na obr. 18 je grafické znázorněni vlastního měření - stanovení matice An* při pomalém posuvu vzorku 13 mezi vlnovody 8,8a - viz situace popisovaná na obr.10 až 12. Jedná se o proměření vzorku v průběhu navlhání kontaktem spodní plochy jeho průřezu s vodní hladinou ve zvolených časových intervalech kde *je trojrozměrná matice. Jedná se o grafické vyjádření naměřených hodnot detekované změny intenzity elektrického napětí v závislosti na vlhkosti vzlínající do vzorku materiálu v čase pojezdu vzorku mezi vlnovody v jeho délce.
Vodorovná osa znázorňuje zaznamenaný čas pojezdu vzorku jednotlivých měření v sekundách, přičemž každé měření začíná v čase „nula (jedná se tedy o čas relativní). Každé měření však vzhledem k absolutnímu času probíhá až po stanovených časových intervalech navlhání vzorku (například po 15 minutách) - viz obr. 4.
Na svislé ose jsou vyznačeny hodnoty naměřeného elektrického napětí jednotlivých měřeni v milivoltech. Na obrázku je znázorněno deset postupných měření, avšak lze provést počet libovolný.
Jedná se o proměření vzorku v průběhu jeho navlhání.
V grafu jsou ponechány u křivek počáteční úseky a (v čase 0 až 4 sekundy), kdy probíhá prozařování bez vzorku, a náběhové úseky b (v čase 4 až cca 16 sekund), kdy se vzorek postupně posouvá mezi vlnovody. Tyto počáteční úseky ·· «··· «♦ ·* ♦ • · · · · ·· · • · · · ··· · nejsou pro další zpracování využity. Rozhodující je úsek c. Naměřené hodnoty jsou podkladem pro další zpracováni výpočtem.
obr. 13 - ponoření vzorku, pomalá jízda celého vzorku pod hladinu, navlhání, čekání se vzorkem pod hladinou po stanovenou dobu obr.14 - příprava druhého kalibračního měření, rychlá jízda vzorku nad vlnovody obr. 15 - zapnutí záření z, probíhá druhé kalibrační měření, zde je znázorněn vzorek nad paprskem před počátkem průjezdu a vzorek pokračuje projetím přes paprsek z do spodní polohy na tomto obrázku a dochází ke stanovení matice K2*,
Na obr. 19 je grafické znázorněni druhého kalibračního měření - stanovení matice K2* -pomalý posuv vzorku mezi vlnovody - viz popis děje zobrazeného na obr, 14 a 15. Výstup měření vzorku materiálu po navlhnutí jeho ponořením pod hladinu po určitou dobu kde * je trojrozměrná matice.
Je zde znázorněno grafické vyjádření hodnoty detekovaného elektrického napětí v závislosti na změně intenzity elektromagnetického mikrovlnného záření v čase posuvu vzorku mezi vlnovody v jeho délce. Vodorovná osa znázorňuje měřený čas posuvu vzorku v sekundách, na svislé ose jsou vyznačeny hodnoty snímaného elektrického napětí v milivoltech. Jedná se o proměření vzorku ve vlhkém stavu po jeho ponoření po určitou dobu pod hladinu vody - obr. 13 - Ponoření vzorku 13 pod hladinu a čekání vzorku pod hladinou.
V grafu je ponechán počáteční úsek a (v čase 0 až 4 sekundy), kdy probíhá prozařování bez vzorku, a náběhový úsek b (v čase 4 až 16 sekund), kdy se vzorek postupně dostává mezi vlnovody. Tyto počáteční úseky nejsou pro další zpracování využity. Rozhodující je úsek c .
obr. 16 - vzorek je opět vážen, aby se zjistil přírůstek hmotnosti, což je poslední parametr, který je třeba zjistit - je to analogická situace jako na obr.2. Může začít nový cyklus se vzorkem, který má přírůstek hmotnosti vlivem nasáknuté kapaliny z předchozího cyklu.
Vyhodnocení:
·· «*·· *· ·♦ · · · « · · · »·· · « · · · · · · · «· · ···«»·
Zpracování matic (Κι, Ai, A2.........., An.K2, )
Vykreslení grafů - viz obr. 17 až 22
Stanovení součinitele kapilární vodivosti při gradientu vlhkosti κ - viz obr.23 * trojrozměrná matice:
1. čas
2, poloha vzorku
Na obr. 20 je znázorněn grafické vyjádření hodnot hmotnostní vlhkosti, získaných přepočtem závislosti změny intenzity elektromagnetického mikrovlnného záření na rozložení obsahu vlhkosti v průběhu navlhání, vyjádřené v čase posuvu vzorku mezi vlnovody v jeho délce. Na obrázku je znázorněno deset postupných měření, avšak lze provést počet libovolný. Hodnoty hmotnostní vlhkosti byly stanoveny na základě změn hodnot elektrického napětí při jednotlivých měření a následnou intergrační korekcí.
Na vodorovné ose je vyznačen měřený čas posuvu vzorku jednotlivých měřeni v sekundách (každé měření začíná v čase „nula“, jedná se tedy o čas relativní). Každé měření vzhledem k absolutnímu času probíhá až po stanovených časových intervalech navlhání vzorku (například po 15 minutách) - viz obr. č. 4.
Na svislé ose jsou vyznačeny hodnoty hmotnostní vlhkosti vzorku v průběhu jednotlivých měření v procentech.
V grafu jsou ponechány počáteční úseky (v čase 0 až 4 sekundy), kdy probíhá prozařování bez vzorku, a náběhové úseky (v čase 4 až cca 16 sekund), kdy se vzorek postupně dostává mezi vlnovody. Tyto počáteční úseky nejsou pro další zpracování využity.
Na obr. 21 je grafické znázornění výsledného nárůstu hmotnostní vlhkosti vzorku v důsledku kontinuálního navlhání při kontaktu spodní plochy jeho průřezu s vodní hladinou. Vodorovná osa znázorňuje čas měřeni (v tomto případě čas absolutní). Na svislé ose jsou vyznačeny hodnoty hmotnostní vlhkosti vzorku. Hodnoty jsou stanoveny na základě odečtu hmotnosti vzorku v příslušném měření (částečné • 4 ··>· ♦· ·· · ·* « · · · · »· · · • · · · ··· · * ·· ······ · * • · *··· « ♦ navlhnutí vzorku) od hmotnosti vzorku v suchém stavu - viz obr.2: Stanovení hmotnosti suchého vzorku - vážení.
Na obr. 22 je vyobrazeno vykreslení výsledné matice trojrozměrného zobrazení šíření vlhkosti ve sledovaném vzorku materiálu na základě jednotlivých měřeni. Je to znázornění grafického výstupu výsledků zpracování hodnot jednotlivých měření ve zvolených časových intervalech jako prostorové trojrozměrné rozložení fyzikálních veličin. První horizontální osa znázorňuje čas, tedy dobu měření v sekundách (jedná se o čas absolutní). Druhá horizontální osa znázorňuje délku měřeného vzorku v milimetrech. Na vertikální ose jsou vyneseny hodnoty hmotnostní vlhkosti v závislosti na čase navlhání a pozici profilu vlhkosti měřeného vzorku. Uvedený trojrozměrný graf lze zobrazit prostřednictvím libovolných řezů do dvojrozměrné podoby, jako podkladů pro výpočet součinitele kapilární vodivosti - viz následující grafy.
Obr. 23 představuje navlhací křivku v nestacionárním stavu navlhání v určitém čase od počátku navlháni. Je vyobrazena jedna ze získaných navlhacích křivek jako grafické vyjádření rozložení hmotnostní vlhkosti v délce vzorku. Jedná se o časový rez předchozího grafu na obr. 22, v tomto případě byla za konstantní čas vybrána hodnota 24 minut a 22 sekund. Graf znázorňuje profil vlhkostního čela ve zvoleném konkrétním čase.
Obr. 24 představuje průběh navlhání vzorku materiálu ve vybraném řezu. Je vyobrazeno grafické vyjádření rozložení hmotnostní vlhkosti v průběhu navlhání vzorku. Jedná se o délkový řez z grafu na obr.22, v tomto případě byla za konstantní pozici ve vzorku vybrána hodnota 50 mm. Tento graf vyjadřuje průběh změny hmotnostní vlhkosti ve stanoveném konkrétním místě ve vzorku v průběhu navlhání při kontaktu jeho spodní plochy s vodní hladinou.
Průmyslová využitelnost
Na obr. 25 je zobrazena funkční závislost součinitele kapilární vodivosti na hmotnostní vlhkosti u materiálu keramický pálený střep jehož charakteristika byla následující:
Rozměry vzorku: délka 250 mm, šířka 60 mm, tloušťka 20 mm
Navlhací médium: voda ·« ·*·· ·* ·» « ♦· • · · · · ·»· « * · · · ···♦ ··* ····« · · *·« · · · ♦· ·· * ♦· «* ·♦· ···
Teplota vody: 22 °C teplota v místnosti: 22 °C Počáteční hmotnost: 668,9 g počet cyklů: 10 interval mezi cykly: 15 min. délka ponoření mezi cykly: 15 min. Konečná hmotnost: 702,2 g
Aplikací výše uvedeného postupu a naměřených hodnot lze získat funkční závislost součinitele kapilární vodivosti na hmotnostní vlhkosti u různých materiálů.
V tepelně technických výpočtech se součinitel kapilární vodivosti běžné vyskytuje jako vstupní parametr. Zjištění jeho hodnoty pro konkrétní materiál však bývá často problematické. Pokud jej lze stanovit například z tabulek, bývá uveden pouze svou jedinou hodnotou, a to hodnotou v suchém stavu. Na základě výše uvedeného postupu je možné parametr součinitele kapilární vodivosti dosadit do tepelně technických výpočtů jako funkční závislost na hmotnostní vlhkosti, což tyto výpočty jednoznačně zpřesňuje.
Claims (2)
1. Aparatura pro měření vlhkostních parametrů pórovité hmoty obsahující závěs (11) pro zkušební vzorek, přičemž závěs je uchycen na digitální váze (5) nad ním, pod závěsem je uspořádána nádržka (14) s vodou (15) a nad nádržkou (14) jsou pod závěsem uspořádány stacionární vlnovody (8,8a) mikrovlnného záření, přičemž na jednom vlnovodu (8) je na okraji zdroj (7) zářeni, provedený jako Gunnova dioda, napojený na zdroj napětí, přičemž před zdrojem záření (7) je na vysílacím vlnovodu (8) uspořádána vysílací anténa (9) a na druhém, přijímacím vlnovodu (8a) je uspořádána přijímací anténa (10) a od vlnovodů i od váhy jsou instalovány kabely k počítači, přičemž mezi vlnovodem a počítačem je uspořádán voltmetr, vyznačující se tím, že nádržka (14) je uspořádána jako nepohyblivá součást, přičemž aparatura dále sestává ze základní desky (2), na které je svisle upevněna dvojice svislých vodících lišt (3), přičemž na vodících lištách (3) je kluzně uspořádán rám (4) váhy (5), přičemž rám (4) váhy (5) je zezadu opatřen šroubovým pouzdrem, kterým je protažena závitová hnací tyč (16), uložená v motoru (6) a hnací tyč (16) je nahoře volné otáčivě uložena v horním pouzdru (24), přičemž od počítače (23) k motoru (6) vede motorový komunikační kabel (19) a od počítače (23) ke zdroji (7) záření vede reléový komunikační kabel (21) opatřený relé (17) pro spínání/vypínání záření.
2. Způsob sledování šíření vlhkosti v pórovitých hmotách na aparatuře podle nároku 1. vyznačující se tím, že obsahuje následující kroky:
- vážení vzorku;
- kalibrace polohy vzorku, který vyjede do horní krajní polohy a zapnutí mikrovlného záření;
···· ·· ··· ·♦ « · · « « ·· ·· • « « · · ··· ·· • · ♦ ··«·· ♦· • « · · · · » ·· ·· · ·· «· ··· ··*·
- rychlá jízda vzorku dolů, vyhledání vlnovodů na základě změny napětí, jemný dojezd na paprsek, přičemž se provádí prvnímu kalibrační měření a stanovuje se matice ΚΓ;
- vypnuti záření po projetí vzorku paprskem;
- hrubé vyhledání hladiny rychlou jízdou dolů a to na základě změny hmotnosti vzorku v důsledku kontaktu jeho čela s vodou;
- příprava jemného vyhledání hladiny rychlým zvednutím vzorku nad hladinu, aby nestihl nasávat vlhkost;
- jemné vyhledání hladiny na základě změny hmotnosti vzorku - pomalá jízda až na hladinu;
- ukončení kalibrace, rychlý výjezd nad hladinu;
-jemné vyhledání hladiny na základě hrubého vyhledání z kalibrace;
- příprava měření spočívající v rychlém výjezdu nad vlnovody;
- zapnutí mikrovlného záření a vlastní měření při průjezd vzorku vlnovody, přičemž se stanoví matice An*;
- opakování měření, tedy opět jemné vyhledání hladiny, rychlý výjezd nad vlnovody, zapnutí mikrovlného záření, vlastni měření, stanovení matice An*, přičemž každý průjezd znamená získání navlhací křivky;
- ponoření vzorku, pomalá jízda celého vzorku pod hladinu, navlhání, čekání se vzorkem pod hladinou po stanovenou dobu;
- příprava druhého kalibračního měření, rychlá jízda vzorku nad vlnovody;
- zapnutí záření, přičemž probíhá druhé kalibrační měřeni, vzorek pokračuje projetím přes paprsek do spodní polohy, přičemž dochází ke stanovení matice K2*;
- opětovné vážení vzorku pro zjištění přírůstku hmotnosti.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2011-455A CZ305802B6 (cs) | 2011-07-26 | 2011-07-26 | Aparatura pro měření vlhkostních parametrů pórovité hmoty |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2011-455A CZ305802B6 (cs) | 2011-07-26 | 2011-07-26 | Aparatura pro měření vlhkostních parametrů pórovité hmoty |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2011455A3 true CZ2011455A3 (cs) | 2013-02-27 |
| CZ305802B6 CZ305802B6 (cs) | 2016-03-23 |
Family
ID=47741469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2011-455A CZ305802B6 (cs) | 2011-07-26 | 2011-07-26 | Aparatura pro měření vlhkostních parametrů pórovité hmoty |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ305802B6 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2939137A1 (es) * | 2021-10-19 | 2023-04-19 | Univ Del Pais Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea | Aparato de ensayo para la medida dinamica de las propiedades de transporte y almacenamiento de la humedad en materiales porosos |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0240543A (ja) * | 1988-08-01 | 1990-02-09 | Kawasaki Kiko Kk | マイクロ波による水分測定方法 |
| JPH06129999A (ja) * | 1992-10-15 | 1994-05-13 | Miyake Denshi Kogyo Kk | 含水率の連続測定装置 |
| CZ17212U1 (cs) * | 2006-11-02 | 2007-02-05 | Vysoké ucení technické v Brne | Zarízení pro sledování sírení vlhkosti v pórovitých hmotách |
| CZ301475B6 (cs) * | 2006-11-02 | 2010-03-17 | VYSOKÉ UCENÍ TECHNICKÉ V BRNE Fakulta stavební Ústav pozemního stavitelství | Zpusob sledování šírení vlhkosti v pórovitých hmotách a zarízení k jeho provádení |
| FR2952719B1 (fr) * | 2009-11-18 | 2012-01-13 | Imiwave | Dispositif micro-ondes de mesure sans contact du taux d'humidite dans un materiau et procede associe |
-
2011
- 2011-07-26 CZ CZ2011-455A patent/CZ305802B6/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2939137A1 (es) * | 2021-10-19 | 2023-04-19 | Univ Del Pais Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea | Aparato de ensayo para la medida dinamica de las propiedades de transporte y almacenamiento de la humedad en materiales porosos |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ305802B6 (cs) | 2016-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2013238401A5 (cs) | ||
| Camuffo et al. | Towards standardisation of moisture content measurement in cultural heritage materials | |
| Jia et al. | Contact high-temperature strain automatic calibration and precision compensation research | |
| CZ2011455A3 (cs) | Aparatura pro merení vlhkostních parametru pórovité hmoty a zpusob sledování sírení vlhkosti v pórovitých hmotách | |
| US20080170236A1 (en) | Method and apparatus for measuring expansion of materials | |
| Perre | Experimental device for the accurate determination of wood-water relations on micro-samples | |
| EP2498080B1 (en) | Apparatus for measuring of moisture parameters of porous materials and method for examination of moisture spreading in porous materials | |
| CZ23258U1 (cs) | Aparatura pro měření vlhkostních parametrů pórovité hmoty | |
| CN104390930A (zh) | 一种基于漫反射红外光谱技术的木材含水率测量方法 | |
| RU133301U1 (ru) | Стенд для испытания и определения физических параметров оптического кабеля | |
| RU2535645C1 (ru) | Способ определения характеристик изгибной жесткости протяженных объектов с помощью кривизномера | |
| Kumar et al. | Design and development of a Computerized Wicking Tester for longitudinal wicking in fibrous assemblies | |
| CZ2006692A3 (cs) | Zpusob sledování šírení vlhkosti v pórovitých hmotách a zarízení k jeho provádení | |
| Fares et al. | Adjusting temperature and salinity effects on single capacitance sensors | |
| CZ17212U1 (cs) | Zarízení pro sledování sírení vlhkosti v pórovitých hmotách | |
| Kurik et al. | Influencing factors of moisture measurement when using microwave reflection method | |
| Holubek et al. | Comparison of TDR and X-ray method for determining moisture transport parameters | |
| RU124395U1 (ru) | Устройство для определения теплофизических качеств ограждающих конструкций зданий и сооружений в натурных условиях | |
| RU2797140C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов | |
| Skramlik et al. | Modeling of diffusion in porous medium | |
| Scholz et al. | Determination of drying and rewetting cycles of moss-dominated biocrusts using a novel biocrust wetness probe | |
| RU2527128C2 (ru) | Способ измерения теплопроводности и теплового сопротивления строительной конструкции | |
| RU214630U1 (ru) | Устройство для регистрации естественного гамма-излучения сыпучих веществ | |
| Freitas et al. | Suitability of time domain reflectometry (TDR) for moisture content monitoring in historic building walls | |
| RU2705706C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20230726 |