RU2436066C1 - Способ измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых листовых материалах - Google Patents

Способ измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых листовых материалах Download PDF

Info

Publication number
RU2436066C1
RU2436066C1 RU2010130744/28A RU2010130744A RU2436066C1 RU 2436066 C1 RU2436066 C1 RU 2436066C1 RU 2010130744/28 A RU2010130744/28 A RU 2010130744/28A RU 2010130744 A RU2010130744 A RU 2010130744A RU 2436066 C1 RU2436066 C1 RU 2436066C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
moisture
value
time
sensor
Prior art date
Application number
RU2010130744/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Васильевич Пономарев (RU)
Сергей Васильевич Пономарев
Сергей Николаевич Мочалин (RU)
Сергей Николаевич Мочалин
Галина Викторовна Шишкина (RU)
Галина Викторовна Шишкина
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ
Priority to RU2010130744/28A priority Critical patent/RU2436066C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2436066C1 publication Critical patent/RU2436066C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области исследования диффузионных эффектов, а именно к области измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых материалах. Способ измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых листовых материалах заключается в том, что исследуемый листовой материал помещают на плоскую подложку из влагонепроницаемого материала, в начальный момент времени осуществляют импульсное точечное увлажнение поверхности исследуемого материала. Затем с постоянным шагом во времени регистрируют значения сигнала гальванометрического датчика влагосодержания. После определяют максимальное значение сигнала Emax. При этом размещенный на подложке исследуемый образец накрывают пластиной из влагонепроницаемого материала, в центре которой высверлено сквозное отверстие для подачи влаги. На определенном расстоянии от центра этого отверстия размещают электроды гальванометрического датчика влагосодержания с известной градуировочной характеристикой и непосредственно перед моментом импульсного точечного увлажнения исследуемого образца регистрируют начальное значение сигнала датчика Е0, испытания заканчивают, когда текущее значение сигнала гальванометрического датчика влагосодержания после достижения максимального значения Emax снизится до величины Е≤Е0+0,6(Emax0). После завершения эксперимента на каждом временном шаге вычисляют соотношение
Figure 00000021
, равное отношению разности между текущим значением сигнала гальванометрического датчика влагосодержания Е и начальным значением сигнала Е0 к разности между максимальным значением сигнала и начальным значением сигнала Е0. Затем фиксируют два момента времени, соответствующих значениям соотношения α=0,48 и α=0,62, а значения искомого коэффициента диффузии определяют по формулам:
Figure 00000022
;
Figure 00000023
;
где
Figure 00000024
- коэффициент диффузии, определяемый в момент времени τ′, соответствующий α=0,48;
Figure 00000025
- коэффициент диффузии, определяемый в момент времени τ″, соответствующий α=0,62; r0 - координата размещения датчика локального влагосодержания; z' - больший корень уравнения z·exp(1-z)=α при α=0,48; z” - меньший корень уравнения z·exp(1-z)=α при α=0,62; причем в качестве средней величины коэффициента диффузии принимают значение
Figure 00000026
.
Технический результат изобретения - повышение точности и быстродействия измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых материалах. 3 ил.

Description

Изобретение относится к области исследования диффузионных эффектов, а именно к области измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых материалах.
Известен способ измерения коэффициента диффузии [Авторское свидетельство СССР №834459, кл. G01N 13/00, 1981], заключающийся в том, что в образце, находящемся под действием постоянного напряжения, регистрируют акустическую эмиссию и по времени достижения максимума пика интенсивности акустической эмиссии судят о коэффициенте диффузии.
К недостаткам этого способа относится трудоемкость и необходимость наличия аппаратуры для регистрации акустической эмиссии.
Известен способ измерения коэффициента диффузии [Авторское свидетельство СССР №1117491, кл. G01N 13/00, 1984], заключающийся в последовательном удалении параллельных слоев контролируемой толщины с поверхности исследуемого плоского образца и измерении после каждого удаления температуропроводности образца в направлении диффузии импульсным методом.
Недостатками этого способа являются большая длительность и трудоемкость эксперимента.
Наиболее близким техническим решением является способ измерения коэффициента диффузии полярных растворителей в тонких изделиях [Беляев М.П., Беляев В.П. Неразрушающий экспресс-контроль коэффициента диффузии полярных растворителей в тонких изделиях // Вестник ТГТУ. - 2008. - Т.14, №1, с.41-47], заключающийся в том, что на поверхности исследуемого листового материала фиксируют выносной зонд с импульсным источником массы и электродами потенциометрических датчиков, расположенными на концентрических окружностях на различных расстояниях от точки импульсного воздействия. После подачи импульса массы фиксируют изменение ЭДС потенциометрических преобразователей во времени. Измерительное устройство автоматически игнорирует показания датчиков, ЭДС которых достигает критического значения Emax. Определяют время τm достижения максимума на кривой изменения ЭДС ближайшего к импульсному источнику из оставшихся потенциометрических преобразователей. Коэффициент диффузии рассчитывают по формуле
Figure 00000001
, где r0 - расстояние от источника массы до электрода потенциометрического преобразователя.
Недостатками данного способа являются невысокая точность измерения коэффициента диффузии и значительная длительность эксперимента из-за необходимости "опроса" большого количества датчиков и определения моментов достижения максимума на кривых изменения во времени ЭДС потенциометрических преобразователей.
Техническая задача изобретения - повышение точности и быстродействия измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых материалах.
Техническая задача достигается тем, что в способе измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых листовых материалах, заключающемся в том, что исследуемый листовой материал помещают на плоскую подложку из влагонепроницаемого материала, в начальный момент времени осуществляют импульсное точечное увлажнение поверхности исследуемого материала, затем с постоянным шагом во времени регистрируют значения сигнала гальванометрического датчика влагосодержания, определяют максимальное значение сигнала Emax, в отличие от прототипа размещенный на подложке исследуемый образец накрывают пластиной из влагонепроницаемого материала, в центре которой высверлено сквозное отверстие для подачи влаги, а на определенном расстоянии от центра этого отверстия размещают электроды гальванометрического датчика влагосодержания с известной градуировочной характеристикой и непосредственно перед моментом импульсного точечного увлажнения исследуемого образца регистрируют начальное значение сигнала датчика E0, испытания заканчивают, когда текущее значение сигнала гальванометрического датчика влагосодержания после достижения максимального значения Emax снизится до величины E≤E0+0,6(Emax-E0), после завершения эксперимента на каждом временном шаге вычисляют соотношение
Figure 00000002
, равное отношению разности между текущим значением сигнала гальванометрического датчика влагосодержания E и начальным значением сигнала E0 к разности между максимальным значением сигнала Emax и начальным значением сигнала E0, фиксируют два момента времени, соответствующих значениям соотношения α=0,48 и α=0,62, а значения искомого коэффициента диффузии определяют по формулам:
Figure 00000003
;
Figure 00000004
где
Figure 00000005
- коэффициент диффузии, определяемый в момент времени τ′, соответствующий α=0,48;
Figure 00000006
- коэффициент диффузии, определяемый в момент времени τ″, соответствующий α=0,62;
r0 - координата размещения датчика локального влагосодержания;
z′ - больший корень уравнения z·exp(1-z)=α при α=0,48;
z″ - меньший корень уравнения z·exp(1-z)=α при α=0,62;
причем в качестве средней величины коэффициента диффузии принимают значение
Figure 00000007
.
На фиг.1 представлена графическая иллюстрация способа.
Система состоит из исследуемого образца 1 и двух пластин: верхней 2 и нижней 3, изготовленных из влагонепроницаемого материала (оргстекла). Все образцы имеют форму дисков диаметром 50…100 мм. Толщина верхней и нижней пластин - 1…3 мм. В центре верхней пластины 2 высверливают сквозное отверстие 4 диаметром 0,8…1,5 мм для подачи влаги в образец, а на расстоянии 2…4 мм от центра этого отверстия размещают электроды 5′ и 5″ гальванометрического датчика влагосодержания 5.
Способ реализуется следующим образом.
На подготовительной стадии осуществляют определение градуировочной характеристики используемого в эксперименте гальванометрического датчика влажности листовых капиллярно-пористых материалов.
Исследуемый листовой материал 1 помещают между двумя влагоизолирующими пластинами 2 и 3.
Измеряют и регистрируют начальное значение E0 сигнала гальванометрического датчика влагосодержания.
В начальный момент времени в отверстие верхней пластины 2 помещают каплю влаги известной массы.
С постоянным шагом во времени Δτ=1…5 с в моменты времени τi=Δτ·i, i=1, 2… измеряют и регистрируют значения E(τi) сигнала гальванометрического датчика влагосодержания.
По экспериментальным данным определяют максимальное значение Emax сигнала гальванометрического датчика влагосодержания.
Эксперимент прекращают, когда текущее значение сигнала гальванометрического датчика влагосодержания после достижения максимального значения Emax снизится до величины E(τ)≤E0+0,6(Emax-E0).
Обработку экспериментальных данных проводят следующим образом.
На зависимости влагосодержания U от времени τ (фиг.2) обозначаются координаты: некоторой точки (U′, τ′) и точки максимума (Umax, τmax). Вводится соотношение:
Figure 00000008
При условии, что статическая характеристика датчика локального влагосодержания линейна E=kU+b, где E - выходной сигнал датчика локального влагосодержания, U - влагосодержание, k, b - параметры линейной зависимости, то соотношение (1) можно записать следующим образом
Figure 00000009
где E - сигнал датчика локального влагосодержания, соответствующий влагосодержанию U; Emax - сигнал датчика локального влагосодержания, соответствующий влагосодержанию Umax; E0 - сигнал датчика локального влагосодержания, соответствующий начальному влагосодержанию U0.
Учитывая, что одному значению α (фиг.2) соответствуют два момента времени τ′, τ″ (до и после максимума), формулы, позволяющие вычислить коэффициент диффузии am моментам времени τ′, τ″ при известном значении α, запишутся следующим образом:
Figure 00000010
Figure 00000011
где r0 - координата размещения датчика локального влагосодержания; τ′, τ″ - моменты времени, соответствующие влагосодержанию U′ до наступления точки максимума (во время нарастания влагосодержания) и после (во время убывания влагосодержания); z′, z″ - соответственно больший и меньший корни уравнения
Figure 00000012
Среднеквадратическая погрешность косвенного измерения коэффициента диффузии в случае использования формулы (3) может быть определена по следующей зависимости
Figure 00000013
где δr - относительная погрешность измерения координаты расположения датчика локального влагосодержания; δτ' - относительная погрешность измерения момента времени τ'; δ(Umax-U0) - относительная погрешность измерения локального влагосодержания.
Проведенные по формуле (6) расчеты показали, что в случае использования расчетной зависимости (3) относительная погрешность
Figure 00000014
описывается кривой 1 на фиг.3, причем минимальное значение погрешности
Figure 00000015
достигается при значении α=0,48.
При экспериментальном определении коэффициента диффузии
Figure 00000016
можно воспользоваться формулой (4). В этом случае относительная погрешность
Figure 00000017
заметно выше и представляется кривой 2 на фиг.3. При этом минимальная погрешность
Figure 00000018
достигается при α=0,62.

Claims (1)

  1. Способ измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых листовых материалах, заключающийся в том, что исследуемый листовой материал помещают на плоскую подложку из влагонепроницаемого материала, в начальный момент времени осуществляют импульсное точечное увлажнение поверхности исследуемого материала, затем с постоянным шагом во времени регистрируют значения сигнала гальванометрического датчика влагосодержания, определяют максимальное значение сигнала Emax, отличающийся тем, что размещенный на подложке исследуемый образец накрывают пластиной из влагонепроницаемого материала, в центре которой высверлено сквозное отверстие для подачи влаги, а на определенном расстоянии от центра этого отверстия размещают электроды гальванометрического датчика влагосодержания с известной градуировочной характеристикой и непосредственно перед моментом импульсного точечного увлажнения исследуемого образца регистрируют начальное значение сигнала датчика Е0, испытания заканчивают, когда текущее значение сигнала гальванометрического датчика влагосодержания после достижения максимального значения Emax снизится до величины Е≤Е0+0,6(Emax0), после завершения эксперимента на каждом временном шаге вычисляют соотношение
    Figure 00000019
    равное отношению разности между текущим значением сигнала гальванометрического датчика влагосодержания Е и начальным значением сигнала Е0 к разности между максимальным значением сигнала Emax и начальным значением сигнала Е0, фиксируют два момента времени, соответствующие значениям соотношения α=0,48 и α=0,62, а значения искомого коэффициента диффузии определяют по формулам:
    Figure 00000003
    ;
    Figure 00000020
    ;
    Figure 00000005
    - коэффициент диффузии, определяемый в момент времени τ′, соответствующий α=0,48;
    Figure 00000006
    - коэффициент диффузии, определяемый в момент времени τ″, соответствующий α=0,62;
    r0 - координата размещения датчика локального влагосодержания;
    z′ - больший корень уравнения z·exp(1-z)=α при α=0,48;
    z″ - меньший корень уравнения z·exp(1-z)=α при α=0,62,
    причем в качестве средней величины коэффициента диффузии принимают значение
    Figure 00000007
    .
RU2010130744/28A 2010-07-21 2010-07-21 Способ измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых листовых материалах RU2436066C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010130744/28A RU2436066C1 (ru) 2010-07-21 2010-07-21 Способ измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых листовых материалах

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010130744/28A RU2436066C1 (ru) 2010-07-21 2010-07-21 Способ измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых листовых материалах

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2436066C1 true RU2436066C1 (ru) 2011-12-10

Family

ID=45405680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010130744/28A RU2436066C1 (ru) 2010-07-21 2010-07-21 Способ измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых листовых материалах

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2436066C1 (ru)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492457C1 (ru) * 2012-04-03 2013-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов
RU2532763C1 (ru) * 2013-07-30 2014-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Способ определения коэффициента диффузии влаги
RU2549613C1 (ru) * 2014-05-13 2015-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов
RU2643174C1 (ru) * 2017-04-21 2018-01-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярно-пористых материалах
RU2756665C1 (ru) * 2021-03-16 2021-10-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») Способ определения коэффициента диффузии в листовых капиллярно-пористых материалах
RU2797137C1 (ru) * 2023-03-06 2023-05-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Способ определения коэффициента диффузии в листовых капиллярно-пористых материалах

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Беляев М.П., Беляев В.П. Неразрушающий экспресс-контроль коэффициента диффузии полярных растворителей в тонких изделиях. - Вестник ТГТУ, 2008, т.14, №1, с.41-47. SU 1516893 А1 (Лукьянов В.И. и др.), 23.10.1989. JP 10300658 A (TOSHIBA CORP), 13.11.1998. SU 1216344 А (Алексеев А.В. и др.), 07.03.1986. SU 606133 А (Пекерман М.Е.), 13.04.1978. JP 2010133 A (NEC CORP), 12.01.1990. US 7327132 В2 (UNIV DENVER), 05.02.2008. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492457C1 (ru) * 2012-04-03 2013-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов
RU2532763C1 (ru) * 2013-07-30 2014-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Способ определения коэффициента диффузии влаги
RU2549613C1 (ru) * 2014-05-13 2015-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов
RU2643174C1 (ru) * 2017-04-21 2018-01-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярно-пористых материалах
RU2756665C1 (ru) * 2021-03-16 2021-10-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») Способ определения коэффициента диффузии в листовых капиллярно-пористых материалах
RU2797137C1 (ru) * 2023-03-06 2023-05-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Способ определения коэффициента диффузии в листовых капиллярно-пористых материалах
RU2819559C1 (ru) * 2024-03-07 2024-05-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Способ определения коэффициента диффузии в листовых капиллярно-пористых материалах

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2436066C1 (ru) Способ измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых листовых материалах
CA2633499C (en) Method for the determination of the stresses occurring in wood when drying
CN101206195A (zh) 超声波检测近表层缺陷埋藏深度的方法
Bläuer et al. Simple field tests in stone conservation
RU2497099C1 (ru) Способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов
RU2643174C1 (ru) Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярно-пористых материалах
RU2659195C1 (ru) Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов
CN206593789U (zh) 超声波残余应力测试耦合装置
RU2677259C1 (ru) Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах
JP5947036B2 (ja) コンクリート等弾性係数が不知の材料のuci法による測定方法
Vun et al. Calibration of non-contact ultrasound as an online sensor for wood characterization: Effects of temperature, moisture, and scanning direction
RU2819559C1 (ru) Способ определения коэффициента диффузии в листовых капиллярно-пористых материалах
RU2199106C2 (ru) Способ определения коэффициента влагопроводности листовых капиллярно-пористых материалов
RU2705655C1 (ru) Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов
RU2705651C1 (ru) Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах
RU2756665C1 (ru) Способ определения коэффициента диффузии в листовых капиллярно-пористых материалах
RU2782682C1 (ru) Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах
RU2737065C1 (ru) Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярно-пористых материалах
RU2303777C2 (ru) Способ идентификации комплекса теплофизических свойств твердых материалов
RU2631616C1 (ru) Способ определения границ пластичности грунтов
RU2797140C1 (ru) Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов
RU2705706C1 (ru) Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов
RU2819561C1 (ru) Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов
RU2797137C1 (ru) Способ определения коэффициента диффузии в листовых капиллярно-пористых материалах
RU2784198C1 (ru) Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов

Legal Events

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

Effective date: 20120722