SE1001046A1 - Anordning och sätt för mätning av relativ fuktighet inuti material - Google Patents

Description

Känd teknik för mätning av hög RF Följande teknik är känd inom meteorologi.

Vid användning av fuktmätare innehållande så kallad resistiv RF-givare, kan lufttemperaturen i RF-givarens närhet höjas, och därmed RF sänkas, av den värme som utvecklas, när ström flyter genom RF-givaren. Med resistiv RF- givare menas en givare, vars elektriska resistans eller konduktans varierar starkt med RF. På så sätt hindras RF-givaren från att skadas av hög RF. Mätning av hög RF görs dock ej möjlig på detta sätt.

Ett förekommande sätt att mäta hög RF är följande. En fuktmätare placeras i en uppvärmd kammare och luft, vars RF skall mätas, tillförs och genomströmmar kammaren. Till följd av uppvärmningen reduceras RF hos kammarluften. RF hos tillförd luft beräknas med kännedom om skillnaden mellan temperaturen hos kammarluften och temperaturen hos den tillförda luften.

Problemet Ovanstående kända teknik har inte överförts till fuktmätning i betong. Det finns flera tänkbara anledningar till att så är fallet. Behovet av en extra temperaturgivare för mätning av temperaturen hos kammarluft komplicerar och fördyrar (en sådan finns alltid för att mäta temperaturen hos ostörd betong). Det gäller att mäta temperaturskillnader, bråkdelar av en grad C stora, och för detta krävs till exempel två temperaturgivare av samma slag och med mycket liten inbördes skillnad i egenskaper (en temperaturhöjning om 1 C sänker RF med så mycket som 6 % -enheter). En annan anledning kan vara kravet att fuktmätare skall ha samma temperatur som betongen, se "Manual Fuktmätning i betong” omnämnd ovan. Skälet därtill är det starka temperaturberoendet hos RF. Ytterligare en anledning kan vara att uppvärmning förväntas kräva så mycket effekt, att batteridrift avi mätutrustningen ingående elektronik är praktiskt taget omöjlig.

Principlösning Det visar sig att de tre ovan nämnda hindren, som är förknippade med känd teknik, kan övervinnas på sätt som beskrivs nedan, Enligt vedertagen princip borras ett hål ( 1 ) i betongen, vanligtvis med diametern 16 mm och ett djup av 50 - 300 mm, se figur 1, som är ett tvärsnitt av en fuktmätare monterad i betong. Ett lufttätt hålrum (2 ) i borrhålets nedre del bildas av foderröret ( 3 ), tätningsringen (4), tätande pluggen (5 ) och en fri betongyta i borrhålets botten ( 6 ). Spalten mellan rör (3 ) och borrhålets insida tätas också i borrhålets övre ände (ej visat i figur 1) . i\/led betongens RF menas RF inuti hälrummet vid stationärt tillstånd.

Vad som följer nedan är karakteristiskt för uppfinningen.

Lämpligen väljs en resistiv, egenuppvärmd RF- givare för att slippa en komponent, som enbart värmer luft.

Genom att omge, helt eller delvis, den egenuppvärmda RF- givaren (7 ) i figur 1 med ett värmeisolerande hölje ( 8 ) åstadkoms att den fria betongytan ( 6 ) får en av egenvärmet ostörd temperatur. Höljet verkar isolerande huvudsakligen genom att dess material har liten värmeledningsförmåga, genom att förhindra luftströmning (konvektion) och genom en kombination av båda. Höljets (8) vägg skall emellertid på något sätt vara fuktgenomsläpplig. Ett sätt (av flera tänkbara) är att fukt diffunderar mellan hålrum (2 ) och höljets (8 ) inre genom en öppning, eventuellt flera sådana, (9 ) i höljet. Ett stationärt tillstånd uppstår, då vattenångans partialtryck är detsamma på ömse sidor om öppningen (9 ). Öppningens tvärsnittsarea kan vara liten, eftersom RF i hålrummet ändrar sig så långsamt att fuktutbyte mellan hålrum och höljets inre ändå kan ske tillräckligt snabbt.

Genom lämpligt val av dimensioner och material, kan höljet (8 ) i figur 1 ges en isoleringsförmåga, kallad k, som är tillverkningsmässigt reproducerbar (det vill säga, variationen hos k vid tillverkning av ett flertal fuktmätare är liten). k är temperaturökning inuti höljet per utvecklad effekt därinne. Således, tillförd effekt till RF-givaren (7) bestämmer skillnaden mellan ä ena sidan temperaturen hos luft inuti höljet ( 8 joch ä andra sidan temperaturen hos luft i hälrummet ( 2 ). Den senare temperaturen sammanfaller med betongens och foderrörets ( 3 ) temperatur och den mäts med temperaturgivaren (10 ).

Genom att åstadkomma höga k-värden kan tillförd effekt hållas så låg att batteridrift av mätutrustningens elektronik är möjlig. Värdet på k bestäms genom en typkalibrering av anordningen, det vill säga k är en apparatkonstant. 3 Konstruktíonsexempel inom ramen för den beskrivna principlösningen kan givetvis ett flertal konstruktioner tänkas. Här visas som exempel en fungerande, industriellt realiserbar konstruktion.

Exemplet utgår från den svenska patentskriften 8900979-9 ”Konduktivitetscell och sätt att framställa en sådan”. Konduktivitetscellen marknadsförs som en RF-givare i mätsystemet HumiGuard. I patentskriften beskrivs en RF-givare, som innehåller en hygroskopisk elektrolyt. Elektrolyter skadas ej av att egenuppvårmas under lång tid, förutsatt att pålagd spänning saknar likspånningskomponent. Liten hysteres är en annan fördel som följer med hygroskopisk elektrolyt.

Höljet (8 ) i figur 1 innehåller en RF-givare ( 7 ), från mätsystemet i-lumiGuard , vars elektroder (11 ), är anslutna till tilledarna ( 12) itätande pluggen ( 5).

Temperaturgivaren ( 10 ) är en termistor, vars resistans varierar starkt med temperaturen. Tilledarna ( 12 ) och (13 ) förbinder RF-givare (7) respektive temperaturgivare (10 ) med konduktansmätare.

Höljet (8) tillverkas till exempel av styv cellplast med slutna celler, vars värmeledningsförmåga är låg. Cellplast av polyeten och polypropen har fördelen att vara hydrofob, icke hygroskopisk och att kunna göras med en slät yta. Dessa egenskaper förhindrar att fukt absorberas av höljets material eller kondenserar på dess yta. Öppningen ( 9 ) kan till exempel vara ett rör, som pressats genom höljets vägg. Alternativt tillverkas höljet av styvt, homogent material, som polypropen, eventuellt kompletterat med ett yttre fibröst, mera värmeisolerande material av polyeten.

Tåtningsringen (4) och den tätande pluggen ( 5) tillverkas till exempel av gummi. RF-givarens elektroder (11 )är tunna för att minimera värmeledning.

Cellplast med slutna celler är elastisk och ångtät, vilka egenskaper gör att höljet (8 ) kan utformas (förstoras) till att täta mot hålrummet ( 2 ). Tätande pluggen ( 5 ) är i så fall överflödig och eventuellt också tätningsringen (4 ) och foderröret ( 3 ).

Några måttexempel - RF-givarens (7 ) höjd och diameter är 15 respektive 3 mm, rörets (3) innerdiameter 14 mm. f/ RF hos luft i hålrummet (2 ) är RF = rf + kP arm/dr = ff + /< uzs arna/dr , där rf och t är RF respektive temperatur hos luft inuti höljet (8 l. k är isoleringsförmâgan hos höljet ( 8 ).

P = UZS är utvecklad effekt i RF-givaren (7), där U är pålagd spänning över RF- givaren och S är dess konduktans. d(rf)/dt är praktiskt taget oberoende av RF och temperatur och sätts till 6,0 % RF/C. Allmänt sett beräknas dess värde med hjälp av en tabell över mättnadså ngtryck för vattenånga vid olika temperaturer. l mätsystemet HumiGuard beräknas rf av ett datorprogram med hjälp av mätvärden för konduktans hos RF-givaren (7) och termistorn ( 10).

Programmet modifieras, så att RF beräknas enligt föregående ekvation.

Test Den föregående konstruktionen har testats med hjälp av en experimentmodell, som efterliknar anordningen i figur 1. Den fria betongytan ( 6) ersätts av (simuleras med) en ampull, innehållande vatten eller vattenlösning av glycerol.

Den kan generera avsedd RF i hålrummet ( 2). Höljet (8 ) består av en inre del av homogen polypropen, ytterdiameter 6 mm och väggtjocklek 1 mm, och en yttre del av polypropenfibrer. Öppningens ( 9 ) tvärsnittsarea är 0,5 mmz. k uppmäts till 0,3 C/mW, som medeltal av mätningar med ett antal höljen av samma slag och ett antal RF-givare av samma slag. k erhålls ur den föregående ekvationen.

RF i hålrummet ( 2 ) hölls vid 100, 99 och 98 % med hjälp av ampuller.

Experimentmodellens mätresultat visas i figur 2. Dess RF-givare kalibrerades vid 85 % RF, när mätningen började och vid 100 % RF fyra dygn senare.

Det är önskvärt att kunna minimera effektförbrukningen. RF-givare enligt mätsystemet HumiGuard tål upp till 98 % RF, och ansluts därför lämpligen till (konstant) spänning för egenuppvärmning, endast när RF i hålrummet (2 ) äri 5 intervallet 98 ~ 100 %. Effektförbrukningen är under dessa förutsättningar omkring 1 mW. Om spänningen regleras efter behov under en torkningsprocess, på så sätt att RF ej tillåts överstiga 98 % inuti höljet ( 8 ), är effektförbrukníngen mindre än så. Batterier med erforderlig kapacitet finns.

Claims (9)

Patentkrav

1. Anordning för mätning av hög relativ fuktighet inuti material bestående av givare för relativ fuktighet ( 7), som är helt eller delvis omgiven av fuktgenomsläppligt hölje (8), kännetecknad av, att den innefattar anordning för direkt eller indirekt mätning av den inuti höljet (8) genererade värmeeffekten och vetskap om höljets isoleringsförmåga.

2. Anordning enligt föregående patentkrav, kännetecknad av, att givaren för relativ fuktighet ( 7) är egenuppvärmd.

3. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att fukttransport kan ske genom minst en öppning ( 9 ) i höljet (8 ).

4. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att höljet ( 8 ) helt eller delvis är tillverkat av cellplast.

5. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att höljet ( 8 ) är försumbart hygroskopiskt.

6. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att höljet ( 8) tätar mot ett hâlrum ( 2 ). Hålrummet gränsar uppåt mot höljet och nedåt mot materialet.

7. Anordning enligt något av föregående patentkrav kännetecknad av, att givaren för relativ fuktighet (7 ) innehåller en hygroskopisk elektrolyt.

8. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att givaren för relativ fuktighet innefattar en strumpa av ett elektriskt oledandle material flätad runt en cylindrisk kärna av oelektriskt material samt minst två elektroder (11) i form av varptrådar, som är anordnade på avstånd från varandra och sträcker sig väsentligen parallellt med varandra och parallellt med kärnans axel, att strumpans fibrer är dragförspända, så att strumpan ligger an mot varptrådarna samt att strumpan är indränkt med en hygroskopisk elektrolyt.

9. Sätt att mäta hög RF inuti material med anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att relativ fuktighet inuti materialet bestäms på grundval av mätning, som innefattar mätning av reiativ fuktighet hos luft inuti höljet( 8) och av den inuti höijet (8) genererade värmeeffekten.