RU2320985C1

RU2320985C1 - Method for measuring moisture content of lint-and-plumula raw material

Info

Publication number: RU2320985C1
Application number: RU2006138177/28A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Семенович Лычников (RU); Дмитрий Семенович Лычников; Наталь Викторовна Берлова (RU); Наталья Викторовна Берлова; Людмила Константиновна Земцова (RU); Людмила Константиновна Земцова; Алла Ионовна Сапожникова (RU); Алла Ионовна Сапожникова
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2008-03-27

Abstract

FIELD: processes for measuring moisture content of lint-and-plumula raw material.

SUBSTANCE: method involves placing sample with lint-and-plumula mass into dielectric container delimiting space between measuring condenser plates, said condenser having measuring scale graded in accordance with distance between its plates; pressing lint-and-plumula mass using one of said plates to reduce volume of said mass, and fixing distance between plates; determining dielectric permeability of sample dependent upon said distance using radio resonance measuring method; repeating similar measurements of dielectric permeability for each of discretely reduced distances between plates of measuring condenser until invariable value is registered; judging moisture content of lint-and-plumula sample on the basis of resulted value and preliminarily set calibrating dependence.

EFFECT: provision for obtaining reliable data of investigation and precise measurements.

2 dwg

Description

[]быть использовано в легкой промышленности при оценке влажности пухо-перового сырья.[] to be used in light industry in assessing the moisture content of down-feather raw materials.

Известен способ оценки влажности пухо-перового или хлопкового сырья, характеризующегося негомогенной структурой, который заключается в том, что исследуемый образец сырья помещают в замкнутый объем, в котором размещены электрические датчики влажности, прессуют до однородной плотности, и по усредненным показаниям датчиков выносят суждение о величине влажности образца [1]. Недостатком известного способа является сложность его реализации, предполагающая большое количество измерительных элементов.A known method for assessing the moisture content of down-feather or cotton raw materials, characterized by an inhomogeneous structure, which consists in the fact that the test sample of raw materials is placed in a closed volume in which electrical humidity sensors are placed, pressed to a uniform density, and judging by the average sensor readings humidity of the sample [1]. The disadvantage of this method is the complexity of its implementation, involving a large number of measuring elements.

Известен способ определения влажности пухо-перового сырья, сущность которого основана на термогравиметрическом методе оценки влажности [2]. В процессе исследований образец подвергают сушке до постоянной массы, после чего по известным формулам определяют величину влажности. Способ позволяет обеспечить высокую точность измерения влажности, однако исследования длительны по времени.A known method for determining the moisture content of down-feather raw materials, the essence of which is based on the thermogravimetric method for assessing moisture [2]. In the research process, the sample is dried to constant weight, after which the moisture value is determined by known formulas. The method allows for high accuracy in measuring humidity, however, studies are long in time.

Наиболее близким к изобретению является способ измерения влажности материала, заключающийся в том, что с помощью радиорезонансного метода измерений определяют диэлектрическую проницаемость материала образца, по величине которой выносят суждение об его влажности [3]. Недостатком известного способа является малая достоверность исследований из-за низкой точности измерений, обусловленной неопределенностью электрических свойств данного вида сырья из-за того, что исследуемый образец имеет изменяющийся объем и, следовательно, различную плотность структуры.Closest to the invention is a method of measuring the moisture content of a material, which consists in the fact that the dielectric constant of the sample material is determined using the radio-resonance measurement method, the value of which makes a judgment about its moisture [3]. The disadvantage of this method is the low reliability of studies due to the low accuracy of the measurements, due to the uncertainty of the electrical properties of this type of raw material due to the fact that the test sample has a varying volume and, therefore, a different density of the structure.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данного изобретения, является повышение достоверности исследований путем увеличения точности измерений.The technical result that can be achieved using the present invention is to increase the reliability of studies by increasing the accuracy of measurements.

Технический результат достигается тем, что согласно способу измерения влажности пухо-перового сырья, исследуемый образец пухо-перовой массы помещают в диэлектрическую емкость, ограничивающую пространство между пластинами измерительного конденсатора, входящего в состав установки для измерения диэлектрической проницаемости с помощью радиорезонансного метода, и имеющего измерительную шкалу, проградуированную в соответствии с величиной расстояния между его пластинами, одной из пластин прижимают пухо-перовую массу, сокращая ее объем, и фиксируют расстояние между пластинами, исходя из которого с помощью радиорезонансного метода измерения определяют диэлектрическую проницаемость образца, затем повторяют аналогичные замеры диэлектрической проницаемости для каждого из дискретно сокращаемых расстояний между пластин измерительного конденсатора до фиксации неизменности ее величины, по которой в соответствии с ранее составленной калибровочной зависимостью выносят суждение о влажности образца пухо-перовой массы.The technical result is achieved by the fact that according to the method for measuring the moisture content of down-feather raw materials, the test sample of down-feather mass is placed in a dielectric container, which limits the space between the plates of the measuring capacitor, which is part of the installation for measuring the dielectric constant using the radio resonance method, and has a measuring scale , calibrated in accordance with the distance between its plates, one of the plates is pressed down-feather mass, reducing its volume, fix the distance between the plates, on the basis of which the dielectric constant of the sample is determined using the radio-resonance measurement method, then repeat similar measurements of the dielectric constant for each of the discretely reduced distances between the plates of the measuring capacitor until its value is fixed, according to which, in accordance with the previously compiled calibration dependence, judgment on the moisture content of the downy feather sample.

При известности использования радиорезонансного метода измерения диэлектрической проницаемости материалов, из проанализированных патентных источников информации явным образом не следует предложенная методика определения истинной диэлектрической проницаемости, по которой можно вынести корректное суждение о влажности пухо-перового сырья, что позволяет сделать вывод о соответствии данного изобретения критерию «изобретательский уровень».Given the fame of using the radio-resonance method for measuring the dielectric constant of materials, the proposed method for determining the true dielectric constant does not explicitly follow from the analyzed patent sources of information, by which it is possible to make a correct judgment on the moisture content of downy feathers, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of “inventive” level".

Устройство, реализующее данный способ, представлено на фиг.1, 2.A device that implements this method is presented in figure 1, 2.

На фиг.1 изображена электрическая схема установки для измерения диэлектрической проницаемости пухо-перового сырья с помощью радиорезонансного метода.Figure 1 shows the electrical circuit of the installation for measuring the dielectric constant of down-feather raw materials using the radio resonance method.

На фиг.2 представлена конструкция измерительного конденсатора.Figure 2 presents the design of the measuring capacitor.

Установка (фиг.1) содержит генератор электрических колебаний 1, присоединенный через индуктивный элемент 2, например катушку индуктивности, к выводам параллельно соединенных подстроечного 3 и измерительного 4 конденсаторов. Последовательно с индуктивным элементом 2 включен индикатор резонанса колебательного контура, в качестве которого использован амперметр 5.The installation (figure 1) contains an electric oscillation generator 1 connected through an inductive element 2, for example an inductor, to the terminals of parallel connected trimming 3 and measuring 4 capacitors. In series with the inductive element 2, the resonance indicator of the oscillatory circuit is turned on, which is used as an ammeter 5.

Для мобильного определения емкости подстроечного конденсатора 3 может быть использована измерительная шкала, градуированная в соответствии с величиной его емкости. Измерительный конденсатор 4 имеет измерительную шкалу, градуированную в соответствии с величиной расстояния между его пластинами, которая может быть выполнена в виде измерительного индикатора 6 (фиг.2). Для фиксации объема исследуемого сырья использована замкнутая емкость 7, выполненная из диэлектрика. Емкость 7 может иметь форму открытого стакана либо круговой скобы, замыкающей пространство между пластинами.For mobile determination of the capacitance of the tuning capacitor 3, a measuring scale graduated in accordance with the value of its capacitance can be used. The measuring capacitor 4 has a measuring scale graduated in accordance with the distance between its plates, which can be made in the form of a measuring indicator 6 (figure 2). To fix the volume of the investigated raw materials, a closed container 7 made of a dielectric was used. The tank 7 may be in the form of an open glass or a circular bracket that closes the space between the plates.

Устройство для определения влажности пухо-перового сырья работает следующим образом.A device for determining the moisture content of down-feather raw materials is as follows.

Исследуемый образец пухо-перовой массы помещают в замкнутую емкость 7, ограничивающую пространство между пластинами измерительного конденсатора 4 и прижимают одной из пластин, например верхней. После этого измеряют толщину образца, соответствующую расстоянию между пластинами (d, мм), исходя из которого с помощью радиорезонансного метода измерения определяют диэлектрическую проницаемость образца.The test sample of down-feather mass is placed in a closed container 7, which limits the space between the plates of the measuring capacitor 4 and is pressed against one of the plates, for example, the upper one. After that, the thickness of the sample is measured, corresponding to the distance between the plates (d, mm), based on which the dielectric constant of the sample is determined using the radio-resonance measurement method.

Радиорезонансный метод определения величины диэлектрической проницаемости материала состоит в том, что на фиксированной частоте генератора колебаний 1, например, 50 кГц, с помощью изменения величины емкости подстроечного конденсатора 3 колебательный контур, состоящий из индуктивного элемента 2 и параллельно соединенных подстроечного 3 и измерительного 4 конденсаторов, настраивают в резонанс, при котором фиксируют величину емкости подстроечного конденсатора 3 с образцом (С _3/обр., пкФ). Режим резонанса определяют по максимальному отклонению стрелки амперметра 5. После извлечения образца на той же частоте генератора 1 и при том же расстоянии между пластин измерительного конденсатора 4 контур снова настраивают в резонанс, фиксируя при этом величину емкости подстроечного конденсатора 3 без образца (С _3/б., пкФ), после чего величину диэлектрической проницаемости образца (∈_обр) определяют по формуле:The radio resonance method for determining the dielectric constant of a material is that at a fixed frequency of the oscillation generator 1, for example, 50 kHz, by changing the value of the capacitance of the trimmer capacitor 3, an oscillatory circuit consisting of an inductive element 2 and parallelly connected trimmer 3 and measuring 4 capacitors, adjust in resonance, in which the value of the capacitance of the tuning capacitor 3 with the sample is fixed (C _{3 / arr.} , pcF). The resonance mode is determined by the maximum deviation of the arrow of the ammeter 5. After removing the sample at the same frequency of the generator 1 and at the same distance between the plates of the measuring capacitor 4, the circuit is again tuned to resonance, fixing the size of the tuning capacitor 3 without a sample (C _{3 / b .} , pcF), after which the value of the dielectric constant of the sample (∈ _arr ) is determined by the formula:

∈_обр=(С _3/обр.-С_3/б.+С_4/б.)/С_4/б., где∈ _arr = (C _{3 / arr.} -C _{3 / b.} + C _{4 / b.} ) / C _{4 / b.} where

С_4/б.=56/d. (пкФ) - емкость измерительного конденсатора 4 без образца.C _{4 / b.} = 56 / d. (pcF) is the capacitance of the measuring capacitor 4 without a sample.

Затем снова прижимают образец пухо-перовой массы, сокращая ее объем и, естественно, расстояние между пластинами конденсатора 4, и снова определяют соответствующую ей диэлектрическую проницаемость, в дальнейшем повторяя аналогичные замеры для каждого из дискретно сокращаемых расстояний между пластин измерительного конденсатора до фиксации неизменности ее величины. Полученное (неизменное при дальнейшем сокращении расстояния между пластин) значение диэлектрической проницаемости является ее истинной величиной, по которой в соответствии с ранее составленной калибровочной зависимостью выносят суждение о влажности образца пухо-перового сырья.Then, a down-feather sample is pressed again, reducing its volume and, of course, the distance between the plates of the capacitor 4, and the corresponding dielectric constant is determined again, further repeating similar measurements for each of the discretely reduced distances between the plates of the measuring capacitor until its value remains constant . The obtained (unchanged with further reduction of the distance between the plates) value of the dielectric constant is its true value, according to which, in accordance with the previously compiled calibration dependence, a judgment is made on the moisture content of the down-feather raw material sample.

Для построения калибровочной зависимости ∈_обр=f(W) было исследовано пять образцов одного типа сырья с различной влажностью, определенной термогравиметрическим методом [2]. С помощью изобретенной методики определены значения диэлектрической проницаемости, соответствующие влажности каждого из образцов. В результате исследований экспериментально установлена взаимосвязь между величиной диэлектрической проницаемости (∈_обр) образца пухо-перового сырья и его влажностью (W), которая определяется уравнениемTo construct the calibration dependence ∈ _arr = f (W), five samples of one type of raw material with different humidity determined by the thermogravimetric method were studied [2]. Using the invented method, the dielectric constant values corresponding to the moisture content of each of the samples were determined. As a result of the studies, the relationship between the value of the dielectric constant (∈ _arr ) of the down-feather raw material sample and its moisture content (W), which is determined by the equation

W=4,7251∈_обр-4,6319 (%), при коэффициенте корреляции R=0,96.W = 4,7251∈ _arr -4.6319 (%), while the correlation coefficient of R = 0,96.

С помощью кривой, характеризующейся данным уравнением, можно по величине диэлектрической проницаемости всегда определить влажность образца данного вида сырья.Using a curve characterized by this equation, one can always determine the moisture content of a sample of a given type of raw material by the value of dielectric constant.

Высокая достоверность и быстрота исследований позволяет сделать вывод о предпочтительности данного способа оценки влажности относительно ранее известных. Данный способ может быть рекомендован в качестве экспресс-метода для оценки влажности пухо-перового сырья, используемого в легкой промышленности.The high reliability and speed of research allows us to conclude that this method of assessing humidity is preferable to previously known ones. This method can be recommended as an express method for assessing the moisture content of down-feather raw materials used in light industry.

Источники информации, используемые при составлении описания:Sources of information used in the preparation of the description:

1. WO 96/01987, G01N 1/20, 27/04, 1996 г.1. WO 96/01987, G01N 1/20, 27/04, 1996.

2. Головтеева А.А., Куцыди Д.А., Санкин Л.Б. «Лабораторный практикум по химии и технологии кожи и меха» М., Легкая и пищевая промышленность, 1982 г., с.173-175.2. Golovteeva A.A., Kutsidi D.A., Sankin L.B. "Laboratory workshop on chemistry and technology of leather and fur" M., Light and food industry, 1982, p. 173-175.

3. Методические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Физико-химические методы исследования» М., Изд-во Рос. Экономическая академия им. Г.В.Плеханова. 2001 г., с.18-26.3. Methodological instructions for conducting practical classes in the discipline "Physical and chemical research methods" M., Publishing House of Ros. Academy of Economics named after G.V. Plekhanova. 2001, p. 18-26.

Claims

A method for measuring the moisture content of downy feather materials, consisting in the fact that the test sample of the downy feather mass is placed in a dielectric container, which limits the space between the plates of the measuring capacitor, which is part of the installation for measuring the dielectric constant using the radio resonance method, and has a measuring scale calibrated in accordance with the value the distance between its plates, one of the plates presses the downy mass, reducing its volume, and fixes the distance between the plates we, based on which the dielectric constant of the sample is determined using the radio-resonance measurement method, then we repeat the similar measurements of the dielectric constant for each of the discretely reduced distances between the plates of the measuring capacitor until the value is fixed, according to which, in accordance with the known calibration dependence, a judgment is made on the humidity of the sample downy mass.