RU2240545C2 - Method of determining wood moisture - Google Patents

Method of determining wood moisture Download PDF

Info

Publication number
RU2240545C2
RU2240545C2 RU2002124030/28A RU2002124030A RU2240545C2 RU 2240545 C2 RU2240545 C2 RU 2240545C2 RU 2002124030/28 A RU2002124030/28 A RU 2002124030/28A RU 2002124030 A RU2002124030 A RU 2002124030A RU 2240545 C2 RU2240545 C2 RU 2240545C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
voltage
sample
humidity
resistance
Prior art date
Application number
RU2002124030/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002124030A (en
Inventor
Л.А. Ныркова (RU)
Л.А. Ныркова
О.А. Ныркова (RU)
О.А. Ныркова
В.Ф. Калинин (RU)
В.Ф. Калинин
Е.И. Глинкин (RU)
Е.И. Глинкин
Original Assignee
Тамбовский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тамбовский государственный технический университет filed Critical Тамбовский государственный технический университет
Priority to RU2002124030/28A priority Critical patent/RU2240545C2/en
Publication of RU2002124030A publication Critical patent/RU2002124030A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2240545C2 publication Critical patent/RU2240545C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring engineering.
SUBSTANCE: method includes varying the value of current by a linear law with respect to the initial value of current, measuring the second voltage, determining diffusion resistance of the specimen from the two values of current and voltage, and calculating the humidity from the value of resistance.
EFFECT: enhanced accuracy.
1 cl, 6 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению влажности древесины.The invention relates to measuring technique, in particular to measuring the moisture content of wood.

Существует способ измерения влажности древесины [см. кн. Лапшин А.А. Электрические влагомеры. - М.: Госэнергоиздат, 1960. - С.15-20], где в качестве параметра, по которому определяют влажность, используется дифференциальное электрическое сопротивление пробы материала. Способ заключается в определении электрического сопротивления пробы материала на постоянном токе при одном фиксированном напряжении.There is a method of measuring wood moisture [see Prince Lapshin A.A. Electric moisture meters. - M .: Gosenergoizdat, 1960. - P.15-20], where as the parameter by which humidity is determined, the differential electrical resistance of the material sample is used. The method consists in determining the electrical resistance of a sample of material at a direct current at one fixed voltage.

Недостатками этого способа являются низкая точность измерений из-за зависимости электрического сопротивления пробы материала от приложенного напряжения, высокое напряжение для ухода на линейный более крутой участок характеристики и узость диапазона измерения вследствие фиксации напряжения.The disadvantages of this method are the low accuracy of the measurements due to the dependence of the electrical resistance of the sample material on the applied voltage, high voltage to go to a linear steeper section of the characteristic and the narrowness of the measurement range due to voltage fixation.

Известен способ [см. кн. Берлинер М.А. Электрические измерения, автоматический контроль и регулирование влажности. - М.-Л.: Энергия, 1965. - С.56], заключающийся в измерении электрического сопротивления на поддиапазонах, на основе которого был разработан кондуктометрический измеритель влажности древесины.The known method [see Prince Berliner M.A. Electrical measurements, automatic control and regulation of humidity. - M.-L.: Energy, 1965. - P.56], which consists in measuring the electrical resistance at subbands, on the basis of which a conductometric measuring instrument for moisture content of wood was developed.

Недостатками этого способа являются низкая точность измерений, вызванная неучетом нелинейности ВАХ, высокие напряжения, расхождение показаний влажности на перекрывающихся поддиапазонах.The disadvantages of this method are the low accuracy of the measurements, caused by the non-consideration of the non-linearity of the I – V characteristics, high voltages, divergence of moisture readings on overlapping subranges.

Общими недостатками способов являются низкая точность измерения электрического сопротивления и, как следствие, влажности капиллярно-пористого материала, вызванная нелинейностью вольт-амперной характеристики (ВАХ) пробы, а также применение высокого напряжения, требующее применения дополнительных мер защиты от поражения электрическим током.Common disadvantages of the methods are the low accuracy of measuring the electrical resistance and, as a consequence, the moisture content of the capillary-porous material caused by the non-linearity of the current-voltage characteristic (CVC) of the sample, as well as the use of high voltage, which requires the use of additional measures of protection against electric shock.

За прототип принят способ определения влажности капиллярно-пористых материалов [см. Патент №2187098 (РФ), G 01 N 27/04, 2002. Бюл. №22], заключающийся в измерении диффузионной проводимости по вольт-амперной характеристике (ВАХ). Прикладывают напряжение на измерительную ячейку и измеряют ток, изменяют напряжение кратно двум от первоначального и измеряют второй ток, по двум напряжениям и токам находят диффузионную проводимость образца, по которой определяют влажность.The prototype adopted a method for determining the moisture content of capillary-porous materials [see Patent No. 2187098 (RF), G 01 N 27/04, 2002. Bull. No. 22], which consists in measuring the diffusion conductivity by the current-voltage characteristic (CVC). They apply voltage to the measuring cell and measure the current, change the voltage in a multiple of two from the original and measure the second current, find the diffusion conductivity of the sample from two voltages and currents, which determine the humidity.

Недостатками прототипа являются низкая точность, вызванная ограничением диапазона контроля кратностью напряжений U2/U1=2, питающих измерительную ячейку, и отсутствием оптимальных режимов измерений.The disadvantages of the prototype are low accuracy due to the limitation of the control range by the multiplicity of voltages U 2 / U 1 = 2 supplying the measuring cell, and the lack of optimal measurement modes.

Технической задачей способа являются повышение точности и расширение диапазона контроля при заданных метрологических характеристиках.The technical task of the method is to increase the accuracy and expand the control range for a given metrological characteristics.

Поставленная техническая задача достигается тем, что:The technical task is achieved in that:

1. В способе определения влажности древесины контакт с образцом осуществляется с помощью двух электродов, расположенных вдоль линии, перпендикулярной волокнам образца, на фиксированном расстоянии друг от друга, прикладывают напряжение на измерительную ячейку, состоящую из последовательно включенных влажного материала и эталонного сопротивления, устанавливают такой минимальный ток, при котором возможно измерить падение напряжения на образце, и определяют влажность, в отличие от прототипа, изменяют ток по линейному закону относительно первоначального и измеряют второе напряжение, по двум токам и напряжениям находят диффузионное сопротивление образца, по которому определяют влажность.1. In the method of determining the moisture content of wood, contact with the sample is carried out using two electrodes located along a line perpendicular to the sample fibers, at a fixed distance from each other, apply a voltage to the measuring cell, consisting of series-connected wet material and a reference resistance, set this minimum current at which it is possible to measure the voltage drop across the sample, and determine the humidity, in contrast to the prototype, change the current according to a linear law with respect to initial and the second voltage is measured, the diffusion resistance of the sample is determined by two currents and voltages, by which moisture is determined.

2. В способе по п.1 определение диффузионного сопротивления осуществляют по оптимальным режимным параметрам на эталонных материалах, которые находят при сопоставлении экспериментальной и моделируемых вольт-амперных характеристик при различных соотношениях токов, для которых погрешность минимальна.2. In the method according to claim 1, the diffusion resistance is determined by the optimal operating parameters on the reference materials, which are found by comparing the experimental and simulated current-voltage characteristics at various current ratios for which the error is minimal.

Сущность предлагаемого способа поясняется на фиг.1, 2, 3. Предлагаемый способ включает 2 этапа:The essence of the proposed method is illustrated in figure 1, 2, 3. The proposed method includes 2 stages:

1) измерение диффузионного сопротивления исследуемого образца;1) measurement of diffusion resistance of the test sample;

2) определение диффузионного сопротивления осуществляется по оптимальным режимным параметрам на эталонных материалах.2) the determination of diffusion resistance is carried out according to the optimal operating parameters on the reference materials.

1. Влажность древесины определяется за счет измерения диффузионного сопротивления исследуемого образца. Для этого осуществляют контакт с образцом при помощи двух электродов, расположенных вдоль линии, перпендикулярной волокнам образца, на фиксированном расстоянии друг от друга. Прикладывают напряжение на измерительную ячейку (фиг.1), состоящую из последовательно включенных влажного материала и эталонного сопротивления, устанавливают минимальный ток I1, при котором возможно измерить падение напряжения на образце U1 (фиг.2), изменяют ток по линейному закону I2=n· I1 относительно первоначального и измеряют второе напряжение U2(I2), по двум токам и напряжениям находят диффузионное сопротивление Rd образца.1. The moisture content of wood is determined by measuring the diffusion resistance of the test sample. To do this, contact with the sample using two electrodes located along a line perpendicular to the fibers of the sample at a fixed distance from each other. Apply voltage to the measuring cell (figure 1), consisting of series-connected wet material and a reference resistance, set the minimum current I 1 at which it is possible to measure the voltage drop across the sample U 1 (figure 2), change the current according to the linear law I 2 = n · I 1 relative to the original and measure the second voltage U 2 (I 2 ), two currents and voltages find the diffusion resistance R d of the sample.

ВАХ пробы имеет нелинейный характер, а ток изменяется по экспоненциальному закону (фиг.2)The CVC of the sample has a nonlinear character, and the current changes exponentially (Fig. 2)

Figure 00000002
Figure 00000002

где I - текущее значение тока через пробу материала, U - приложенное напряжение на пробе материала, Id - ток, обусловленный диффузией ионов через мембраны клеток (диффузионный ток), Ud - падение напряжения на пробе материала, вызванное диффузией ионов через мембраны клеток (эдс, соответствующая диффузионному току).where I is the current value of the current through the sample of material, U is the applied voltage at the sample of material, I d is the current due to diffusion of ions through the cell membranes (diffusion current), U d is the voltage drop across the sample of the material caused by diffusion of ions through the cell membrane ( emf corresponding to diffusion current).

Уникальным свойством, заключающимся в том, что вне зависимости от условий проведения эксперимента постоянством, отражающим характер вольт-амперной зависимости, обладает диффузионное сопротивление Rd (или проводимость Yd=1/Rd), которое является информативным параметром влажности материалаA unique property is that, regardless of the conditions of the experiment, the diffusion resistance R d (or conductivity Y d = 1 / R d ), which is an informative parameter of material moisture, has a constant reflecting the nature of the current – voltage dependence

Figure 00000003
Figure 00000003

Для расширения диапазона расчета диффузионного сопротивления ток I1 увеличивают пропорционально в n разTo expand the range of calculation of diffusion resistance, the current I 1 is increased proportionally by n times

Figure 00000004
Figure 00000004

Каждое i, j-значение из полученных в эксперименте данных может быть использовано для расчета по нижеприведенным зависимостям, где i≠ j,

Figure 00000005
.Each i, j value from the data obtained in the experiment can be used to calculate according to the dependencies below, where i ≠ j,
Figure 00000005
.

Диффузионное сопротивление Rd можно определить по зависимости (1) из системы уравнений для токов Ii, Ij:The diffusion resistance R d can be determined by dependence (1) from the system of equations for currents I i , I j :

Figure 00000006
Figure 00000006

Приведем систему (4) к виду, удобному для логарифмирования:We bring system (4) to a form convenient for logarithm:

Figure 00000007
Figure 00000007

и, поделив одно уравнение системы (5) на другое, получим выражениеand dividing one equation of system (5) by another, we obtain the expression

Figure 00000008
Figure 00000008

где

Figure 00000009
, i≠ j - порядковые номера режима измерения.Where
Figure 00000009
, i ≠ j - serial numbers of the measurement mode.

Прологарифмируем уравнение:Prologarithm the equation:

Figure 00000010
Figure 00000010

и выразим Ud:and express U d :

Figure 00000011
Figure 00000011

Для нахождения Id выразим его из первого уравнения системы (4)To find I d, we express it from the first equation of system (4)

Figure 00000012
Figure 00000012

и подставим выражение (6) в формулу (7):and substitute the expression (6) in the formula (7):

Figure 00000013
Figure 00000013

Полученное решение (8) относительно тока Id получено в неявном виде и имеет решение только при численном моделировании по итерационному алгоритму, поэтому перепишем его для итеративного расчета в виде:The obtained solution (8) with respect to the current I d is obtained in an implicit form and has a solution only for numerical simulation according to the iterative algorithm, so we rewrite it for iterative calculation in the form:

Figure 00000014
Figure 00000014

По соотношениям (9) и (6) рассчитаем величину тока Id и напряжения Ud.Using relations (9) and (6), we calculate the value of current I d and voltage U d .

Для расчета диффузионного тока, приведенного в неявном виде (9), введем критерий оценки адекватности последующего

Figure 00000015
с предыдущим значением
Figure 00000016
(
Figure 00000017
- число итераций):To calculate the diffusion current, implicitly given (9), we introduce a criterion for assessing the adequacy of the subsequent
Figure 00000015
with previous value
Figure 00000016
(
Figure 00000017
- number of iterations):

Figure 00000018
Figure 00000018

где ε 0=0.001 - допустимая погрешность.where ε 0 = 0.001 is the permissible error.

Алгоритм расчета формулы (9) заключается в следующем:The algorithm for calculating formula (9) is as follows:

- первоначальное значение

Figure 00000019
находим по формуле (9) при
Figure 00000020
=0 (k=l);- initial value
Figure 00000019
we find by formula (9) for
Figure 00000020
= 0 (k = l);

- последующее значение

Figure 00000021
получим из выражения (9) при использовании
Figure 00000022
(
Figure 00000023
);- subsequent value
Figure 00000021
we obtain from expression (9) when using
Figure 00000022
(
Figure 00000023
);

- по итеративному критерию (10) оценим точность вычисления ε k с мерой ε 0;- according to iterative criterion (10), we evaluate the accuracy of calculating ε k with measure ε 0 ;

- если соотношение (10) выполняется, то расчет Id по формуле (9) прекращается, и последний результат итерации

Figure 00000024
принимают за действительное значение диффузионного тока
Figure 00000025
пробы;- if relation (10) is satisfied, then the calculation of I d by formula (9) is terminated, and the last result of the iteration
Figure 00000024
take the actual value of the diffusion current
Figure 00000025
samples

- если соотношение (10) не выполняется, то осуществляется следующая (k+1) итерация.- if relation (10) is not satisfied, then the next (k + 1) iteration is performed.

По найденному значению диффузионного тока Id определяют по формулам (6 и 2) Ud и сопротивление Rd, а также строят ВАХ по модели (1). При этом напряжение на измерительной ячейке в ходе эксперимента будет изменяться по логарифмическому законуAccording to the found value of the diffusion current, I d is determined by formulas (6 and 2) U d and resistance R d , and also the I – V characteristics are constructed according to model (1). In this case, the voltage on the measuring cell during the experiment will change according to the logarithmic law

Ui=U0· ln(i+1).U i = U 0 ln (i + 1).

Диффузионное сопротивление Rd по предложенной методике является информативным параметром от влажности и не зависит от приложенного на пробу материала напряжения (см. фиг.3), тогда как дифференциальное сопротивление Ri убывает по экспоненте (см. эффективность по точности, п.1).The diffusion resistance R d according to the proposed method is an informative parameter on humidity and does not depend on the voltage applied to the sample material (see figure 3), while the differential resistance R i decreases exponentially (see efficiency by accuracy, item 1).

2. Определение диффузионного сопротивления осуществляется по оптимальным режимным параметрам на эталонных материалах, которые находят при сопоставлении экспериментальной и моделируемых ВАХ различных соотношений токов с минимальной погрешностью.2. The diffusion resistance is determined by the optimal operating parameters on the reference materials, which are found by comparing the experimental and simulated I – V characteristics of various current ratios with a minimum error.

Для определения оптимальных режимных параметров осуществляется процесс нормировки значения шкал экспериментальной ВАХ (фиг.2), и последующий анализ ведется с применением алгоритма расчета информативных параметров, описанного выше.To determine the optimal operating parameters, the process of normalizing the values of the scales of the experimental CVC is carried out (Fig. 2), and the subsequent analysis is carried out using the algorithm for calculating the informative parameters described above.

В процессе поиска оптимальных режимных параметров предложенного способа построено ряд ВАХ на основе перебора значений тока, где номер выбранного значения тока, относительно которого происходит перебор, является постоянным до последнего значения (i=1; j=i+1, ..., p). Аналогично выбирается следующее значение, относительно которого также осуществляется перебор токов (i=2; j=i+l, ..., p). Этот процесс осуществляется до тех пор, пока постоянным значением окажется предпоследний номер тока (i=n-1; j=p, где n=р).In the process of searching for the optimal operating parameters of the proposed method, a series of current – voltage characteristics are constructed based on a search of the current values, where the number of the selected current value with respect to which the search is performed is constant to the last value (i = 1; j = i + 1, ..., p) . Similarly, the next value is selected, with respect to which the currents are also enumerated (i = 2; j = i + l, ..., p). This process is carried out until the penultimate current number turns out to be a constant value (i = n-1; j = p, where n = p).

Погрешность адекватности моделируемых ВАХ с экспериментом рассчитывается по среднегеометрическому отклонению (СГО) α :The adequacy error of the simulated I – V characteristics with experiment is calculated by the geometric mean deviation (SGE) α:

Figure 00000026
Figure 00000026

гдеWhere

Figure 00000027
- относительная погрешность s-ого шага оценки
Figure 00000028
.
Figure 00000027
is the relative error of the s-th step of the estimate
Figure 00000028
.

На фиг.2 показано оптимальное сближение кривых в режимных условиях i=5, j=7 из 50 парных выборок режимов, где СГО не более 2%.Figure 2 shows the optimal approximation of the curves in the operating conditions i = 5, j = 7 out of 50 pairwise samples of the modes, where the SSS is not more than 2%.

Связь влаги с электрофизическими характеристиками осуществляется по аналогии с весовым анализомThe connection of moisture with electrophysical characteristics is carried out by analogy with weight analysis

Figure 00000029
Figure 00000029

моделью делителя напряжения (см. фиг.4):voltage divider model (see figure 4):

Figure 00000030
Figure 00000030

где Yd=1/Rd, Ym=1/Rm - диффузионная проводимость влаги и сухого материала;

Figure 00000031
- вес воды; Мm - вес сухого материала.where Y d = 1 / R d , Y m = 1 / R m - diffusion conductivity of moisture and dry material;
Figure 00000031
- weight of water; M m - weight of dry material.

Докажем эффективность предлагаемого способа относительно прототипа.Let us prove the effectiveness of the proposed method relative to the prototype.

1) Эффективность по достоверности измерений оценим через отношение η N гибкости NU и NI сопоставляемых способов.1) The effectiveness of the reliability of the measurements will be evaluated through the ratio η N of the flexibility N U and N I of the compared methods.

Гибкость измерений прототипа определяется числом NU сочетаний разбиения диапазона ВАХ на поддиапазоны по двоичному коду. С учетом бинарной кратности напряжений для любых нескольких точек контролируемого диапазона измерений (см. фиг.5) справедлива зависимость Uj+1=2· Uj, связывающая аналитически весь контролируемый диапазон из n измерений алгоритмом Un=2j· Un-j, где

Figure 00000032
и n≥ 2, тогда для j=n-1 находим соотношение между максимальной электрической величиной Un и минимальной U1 мерой разбиения Un=2n-1· U1 (см. фиг.5а).The flexibility of measurements of the prototype is determined by the number N U combinations of dividing the I – V characteristic range into subranges according to binary code. Given the binary voltage multiplicity, for any several points of the controlled measurement range (see Fig. 5), the dependence U j + 1 = 2 · U j is valid, connecting analytically the entire controlled range of n measurements with the algorithm U n = 2 j · U nj , where
Figure 00000032
and n≥ 2, then for j = n-1 we find the ratio between the maximum electric quantity U n and the minimum U 1 partition measure U n = 2 n-1 · U 1 (see Fig. 5a).

Число NU сочетаний возможных поддиапазонов определяется двоичным логарифмом отношенияThe number N U of combinations of possible subbands is determined by the binary logarithm of the relation

Figure 00000033
Figure 00000033

Оценим гибкость измерений предлагаемого способа по коду NI сочетаний измерений, характеризующему гибкость управления контролируемого диапазона по линейному закону.Let us evaluate the measurement flexibility of the proposed method according to the code N I of measurement combinations characterizing the flexibility of controlling the controlled range according to a linear law.

Если для повышения гибкости диапазона расчета диффузионного сопротивления ток I1 увеличивают пропорционально в n раз по линейному закону (см. фиг.5б), то число сочетаний NI для j поддиапазонов имеет видIf, to increase the flexibility of the range for calculating diffusion resistance, the current I 1 is increased proportionally n times according to the linear law (see Fig. 5b), then the number of combinations N I for j subbands has the form

Figure 00000034
,
Figure 00000034
,

где n≥ 2 - количество интервалов,

Figure 00000035
.where n≥ 2 is the number of intervals
Figure 00000035
.

Сумма линейного ряда характеризует гибкость контролируемого диапазонаThe sum of the line series characterizes the flexibility of the controlled range.

Figure 00000036
Figure 00000036

Тогда эффективность η N по достоверности диапазона измерений предлагаемого способа относительно прототипа пропорциональна половине числа поддиапазонов, т.к.Then the efficiency η N in the reliability of the measurement range of the proposed method relative to the prototype is proportional to half the number of subbands, because

Figure 00000037
Figure 00000037

Таким образом, за счет увеличения числа сочетаний NI в n/2 раз повышается гибкость выбора оптимальных режимов, поэтому достоверность измерений в предлагаемом способе при возрастании точек разбиения n=4-20 увеличивается в η N=2-10 раз по отношению к прототипу, повышая точность измерений.Thus, by increasing the number of combinations N I in n / 2 times increases the flexibility of choosing the optimal modes, therefore, the reliability of the measurements in the proposed method with increasing breakpoints n = 4-20 increases η N = 2-10 times relative to the prototype, increasing measurement accuracy.

2) Оценим диапазоны измерений сопоставляемых способов.2) Let us evaluate the measurement ranges of the compared methods.

Для равных по длине поддиапазонов Δ контролируемый диапазон DI определяется для предлагаемого способа кратных токов числом n поддиапазонов DII· n.For equal in length subbands Δ, the controlled range D I is determined for the proposed method of multiple currents by the number n of subbands D I = Δ I · n.

В прототипе, из-за ограниченности диапазона измерений кратностью напряжений U2/U1=2, питающих измерительную ячейку, сокращается число поддиапазонов, так как в каждом следующем поддиапазоне расстояние между крайними точками в два раза больше расстояния предыдущего, что приводит к уменьшению диапазона, а следовательно, достоверности измерений (см. фиг.5а). Поэтому контролируемый диапазон DU прототипа описывается зависимостью вида DUU· n/2.In the prototype, due to the limited measurement range, the multiplicity of voltages U 2 / U 1 = 2 supplying the measuring cell reduces the number of subbands, since in each subsequent subband the distance between the extreme points is two times the distance of the previous one, which leads to a decrease in the range, and therefore, the reliability of the measurements (see figa). Therefore, the controlled range D U of the prototype is described by the dependence of the form D U = Δ U · n / 2.

Тогда, при равных интервалах Δ IU=Δ , эффективность по расширению диапазона измерений предлагаемого способа определяется как отношение диапазонов сопоставляемых способовThen, at equal intervals Δ I = Δ U = Δ, the efficiency of expanding the measurement range of the proposed method is defined as the ratio of the ranges of the compared methods

Figure 00000038
или
Figure 00000039
Figure 00000038
or
Figure 00000039

Из отношения (13) следует, что использование в предлагаемом способе линейного закона управления режимами измерений приводит к увеличению диапазона измерений в 2 раза относительно прототипа при регламентированных погрешностях Δ . Следовательно, при фиксированном диапазоне измерений DI=DU повышается в два раза точность выбора параметров ВАХ.From relation (13) it follows that the use of the linear law of control of measurement modes in the proposed method leads to an increase in the measurement range by 2 times relative to the prototype with regulated errors Δ. Therefore, with a fixed measurement range D I = D U, the accuracy of the selection of the I – V characteristics is doubled.

3) Эффективность по точности измерений параметров ВАХ оценим в процессе моделирования экспериментальных ВАХ через СГО (11).3) We will evaluate the efficiency in the accuracy of measuring the I – V characteristics in the process of modeling the experimental I – V characteristics through SGO (11).

Из-за ограничения контролируемого диапазона кратностью напряжений в прототипе моделирование экспериментальной ВАХ осуществляется в нескольких поддиапазонах для режимов {i, j}={1-2, 2-3}. В результате получены две моделируемые кривые (I12(U12), I23(U23)), среднее значение α U СГО которых от экспериментальной ВАХ (Iэ(Uэ)) (см. фиг.6а) составляет α U=6.3%.Due to the limitation of the controlled range by the voltage multiplicity in the prototype, the simulation of the experimental I – V characteristic is carried out in several subbands for the modes {i, j} = {1-2, 2-3}. As a result, we obtained two simulated curves (I 12 (U 12 ), I 23 (U 23 )), the average value of α U of which is from the experimental I – V characteristic (I e (U e )) (see Fig. 6a) is α U = 6.3%

В предлагаемом способе за счет использования линейного закона преобразования моделирование экспериментальных кривых производится по оптимальным режимным условиям измерений i=5, j=7 (см. фиг.6б), где СГО не более 2%.In the proposed method due to the use of the linear law of transformation, the modeling of experimental curves is performed according to the optimal operating conditions of measurements i = 5, j = 7 (see fig.6b), where the SGA is not more than 2%.

Эффективность η α по точности определяется отношением СГО сопоставляемых способовThe efficiency η α in accuracy is determined by the ratio of the SGO of the compared methods

Figure 00000040
Figure 00000040

и, следовательно, выше в 3 раза у предлагаемого способа относительно прототипа.and therefore, 3 times higher than the proposed method relative to the prototype.

Таким образом, за счет линейного закона управления режимами измерений в предлагаемом способе, в отличие от прототипа, увеличивается число сочетаний NI, что приводит к повышению гибкости выбора оптимальных режимов и достоверности измерений (п.1), а следовательно, к расширению диапазона (п.2) и повышению точности измерений (п.3).Thus, due to the linear law of control of measurement modes in the proposed method, in contrast to the prototype, the number of combinations N I increases, which increases the flexibility of choosing optimal modes and the reliability of measurements (p. 1), and therefore, to expand the range (p .2) and improving the accuracy of measurements (Clause 3).

4) Эффективность по точности измерения влажности.4) Efficiency in accuracy of humidity measurement.

В ходе анализа сопоставляемых методов по точности определения влажности выявлено, что линейный закон управления режимами измерений в прелагаемом способе соответствует стабилизации изменения текущего тока при дрейфе влажности, а в прототипе наблюдается стабилизация изменения текущего напряжения за счет его кратности U2/U1=2.In the analysis of the compared methods on the accuracy of determining moisture, it was found that the linear law of control of the measurement modes in the proposed method corresponds to the stabilization of the current change during humidity drift, and in the prototype stabilization of the current voltage due to its multiplicity U 2 / U 1 = 2 is observed.

При стабилизации текущего тока из (1) справедливо выражение видаWhen stabilizing the current from (1), an expression of the form

Figure 00000041
Figure 00000041

Тогда чувствительность текущего напряжения к колебаниям влажности имеет видThen the sensitivity of the current voltage to humidity fluctuations has the form

Figure 00000042
Figure 00000042

Нестабильность измерений η I определяется отношением чувствительностей текущего напряжения Δ U/Δ W и диффузионного Δ Ud/Δ W относительно влажности и изменяется при увеличении тока стабилизации по логарифмуThe measurement instability η I is determined by the ratio of the sensitivities of the current voltage Δ U / Δ W and diffusion Δ U d / Δ W relative to humidity and changes with increasing stabilization current according to the logarithm

Figure 00000043
Figure 00000043

Для стабилизации текущего напряжения справедливо выражение вида (1). Тогда, по аналогии с математическими преобразованиями при стабилизации по току, нестабильность η U по чувствительности текущего тока Δ Ii/Δ W относительно диффузионного Δ Id/Δ W увеличивается по экспонентеTo stabilize the current voltage, an expression of the form (1) is valid. Then, by analogy with mathematical transformations during current stabilization, the instability η U in the sensitivity of the current current Δ I i / Δ W relative to the diffusion Δ I d / Δ W increases exponentially

Figure 00000044
Figure 00000044

Тогда эффективность η W по точности измерения влажности η W при стабилизации текущего тока определяется отношением видаThen the efficiency η W by the accuracy of measuring humidity η W when stabilizing the current is determined by

Figure 00000045
Figure 00000045

Для анализа эффективности результаты вычислений сведем в таблицу:To analyze the effectiveness of the calculation results are summarized in the table:

Figure 00000046
Figure 00000046

В результате анализа выявлено, что точность измерения влажности при стабилизации текущего тока предлагаемого способа относительно стабилизации текущего напряжения прототипа возрастает в 2.2-11.3 раз, т.е. в среднем в 7 раз - почти на порядок.The analysis revealed that the accuracy of measuring humidity during stabilization of the current current of the proposed method relative to the stabilization of the current voltage of the prototype increases 2.2-11.3 times, i.e. 7 times on average - almost an order of magnitude.

Следовательно, за счет линейного выбора кратных токов в предлагаемом способе осуществляется их стабилизация, которая приводит к снижению нестабильности режимов и параметров, при этом влажность пропорциональна логарифмической функции (14). В прототипе при стабилизации напряжений за счет бинарного выбора кратных напряжений, увеличивается нестабильность режимов и параметров от влажности пропорционально экспоненциальной зависимости (15) от напряжений.Therefore, due to the linear selection of multiple currents in the proposed method, they are stabilized, which leads to a decrease in the instability of the modes and parameters, while the humidity is proportional to the logarithmic function (14). In the prototype, when stabilizing stresses due to the binary selection of multiple voltages, the instability of the modes and parameters from humidity increases in proportion to the exponential dependence of (15) on stresses.

Реализация предлагаемого способа осуществлена на базе микропроцессорного анализатора влажности древесины “ТЕМП-284”, построенного на базе персонального компьютера PC.Implementation of the proposed method is based on a microprocessor wood moisture analyzer "TEMP-284", built on the basis of a personal computer PC.

Результаты экспериментов, проведенных на базе микропроцессорного анализатора влажности древесины “ТЕМП-284”, построенного на базе персонального компьютера PC, представлены на фиг.2, 3, 6. Из графиков видно, что предлагаемый способ позволяет определить искомую величину диффузионного сопротивления и влажность в заданном диапазоне с регламентируемой точностью контроля.The results of experiments conducted on the basis of the microprocessor moisture analyzer “TEMP-284”, built on the basis of a personal computer PC, are presented in figures 2, 3, 6. From the graphs it can be seen that the proposed method allows to determine the desired value of diffusion resistance and humidity in a given range with regulated accuracy of control.

Таким образом, предлагаемый способ, благодаря линейному закону управления оптимальными режимами измерений, в отличие от прототипа позволяет гибко проводить измерения влажности при стабилизации текущего тока, что повышает почти на порядок точность измерений влажности и не менее чем в два раза расширяет диапазон контроля при заданных метрологических характеристиках.Thus, the proposed method, due to the linear law of controlling optimal measurement modes, unlike the prototype, allows the flexibility to carry out moisture measurements while stabilizing the current, which increases the accuracy of humidity measurements by almost an order of magnitude and extends the control range by at least two times for given metrological characteristics .

Применение предложенного способа для определения влажности древесины приведет к повышению сырьевых и экономических показателей в деревообрабатывающей промышленности; сортности древесины в процессе ее сушки и качества контроля при хранении, автоматизации и экспрессности процесса сушки древесины.Application of the proposed method for determining the moisture content of wood will lead to an increase in raw materials and economic indicators in the woodworking industry; grade of wood during its drying and quality control during storage, automation and expressness of the drying process of wood.

Claims (2)

1. Способ определения влажности древесины, заключающийся в том, что осуществляют контакт с образцом с помощью двух электродов, расположенных вдоль линии, перпендикулярной волокнам образца, на фиксированном расстоянии друг от друга, прикладывают напряжение на измерительную ячейку, состоящую из последовательно включенных влажного материала и эталонного сопротивления, устанавливают такой минимальный ток, при котором возможно измерить падение напряжения на эталонном сопротивлении, и определяют влажность, отличающийся тем, что изменяют ток по линейному закону относительно первоначального и измеряют второе напряжение, по двум токам и напряжениям находят диффузионное сопротивление образца, по которому определяют влажность.1. The method of determining the moisture content of wood, which consists in the fact that they make contact with the sample using two electrodes located along a line perpendicular to the fibers of the sample at a fixed distance from each other, apply a voltage to the measuring cell, consisting of series-connected wet material and a reference resistance, set such a minimum current at which it is possible to measure the voltage drop on the reference resistance, and determine the humidity, characterized in that they change t to linearly relative to the initial and the second voltage measured at two currents and voltages are the diffusion resistance of the sample which determine the humidity. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение диффузионного сопротивления осуществляют по оптимальным режимным параметрам на эталонных материалах, которые находят при сопоставлении экспериментальной и моделируемых вольтамперных характеристик различных соотношений токов, для которых погрешность минимальна.2. The method according to claim 1, characterized in that the diffusion resistance is determined by the optimal operating parameters on the reference materials, which are found by comparing the experimental and simulated current-voltage characteristics of various current ratios for which the error is minimal.
RU2002124030/28A 2002-09-09 2002-09-09 Method of determining wood moisture RU2240545C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002124030/28A RU2240545C2 (en) 2002-09-09 2002-09-09 Method of determining wood moisture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002124030/28A RU2240545C2 (en) 2002-09-09 2002-09-09 Method of determining wood moisture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002124030A RU2002124030A (en) 2004-03-27
RU2240545C2 true RU2240545C2 (en) 2004-11-20

Family

ID=34309963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002124030/28A RU2240545C2 (en) 2002-09-09 2002-09-09 Method of determining wood moisture

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2240545C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2504759C1 (en) * 2012-07-06 2014-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО ТГТУ) Method for wood moisture content determination

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2504759C1 (en) * 2012-07-06 2014-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО ТГТУ) Method for wood moisture content determination

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002124030A (en) 2004-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Elbergali et al. An automated procedure to predict the number of components in spectroscopic data
Muzdrikah et al. Calibration of capacitive soil moisture sensor (SKU: SEN0193)
CN109060702B (en) Infrared spectrum nonlinear quantitative analysis method
Gao et al. Comparison of voltammetry and digital bridge methods for electrical resistance measurements in wood
CN117150386B (en) Assessment method and device for measurement uncertainty of humidity sensor based on self-adaption
CN110887800A (en) Data calibration method for online water quality monitoring system by using spectroscopy
RU2240545C2 (en) Method of determining wood moisture
US9389194B2 (en) System and method for analysis in modulated thermogravimetry
CN105548068A (en) Dynamic evolving model correcting method and system
Watters et al. Error modeling and confidence interval estimation for inductively coupled plasma calibration curves
US5872454A (en) Calibration procedure that improves accuracy of electrolytic conductivity measurement systems
Janiga et al. Comparison of minimum detectable concentration with the IUPAC detection limit
Somwong et al. Contamination detection in fresh natural rubber latex by a dry rubber content measurement system using microwave reflectometer
Dvořáček Survey of selected procedures for the indirect determination of the group refractive index of air
RU2187098C2 (en) Method of determination of moisture content of capillary porous materials
BRPI0617333A2 (en) standard moisture correction
Efstathiou et al. Monte Carlo simulation for the study of error propagation in the double known addition method with ion-selective electrodes
RU2240546C1 (en) Method of determining moisture of capillary-porous materials
Tamme Development of control and optimization methods for wood drying
CN110672058A (en) On-line calibration data sequence matching method and device of sensor for structure monitoring
RU2341788C1 (en) Method of determining moisture content of capillary-porous materials
TenWolde et al. Instrumentation for measuring moisture in building envelopes
Dillingham et al. Characterising uncertainty in instrumental limits of detection when sensor response is non-linear
James Fundamentals of hand held moisture meters: An outline
RU2737168C1 (en) Method of determining temperature of nernst measuring sensor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050910