SU1741054A1 - Способ определени содержани влаги в объектах при помощи преобразовател с буферным стержнем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к определению физико-механических свойств объектов акустическими методами неразрушающего контрол . Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности определени  содержани  влаги в зеленой массе растений благодар  осуществлению измерений амплитуды ультразвука, отраженного контролируемым объектом при двух диаметрах пучка зеленой массы растений, за счет чего происходит учет плотности упаковки пучка. Осу- ществ ют акустический контакт буферного стержн  преобразовател  с перпендикул рным срезом пучка зеленой массы исходного диаметра и измер ют амплитуду отраженного границей раздела ультразвука. Затем уплотн ют зеленую массу и измер ют новый ее диаметр и новую амплитуду отраженного границей ультразвука. Поочередно осуществл ют акустический контакт буферного стержн  с водой и воздухом и измер ют каждый раз амплитуду отраженного границей ультразвука. С помощью измеренных параметров по расчетной формуле определ ют содержание влаги в зеленой массе растений. 1 табл., 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к определению физико-механических свойств объектов акустическими методами неразрушающего контрол  и может быть использовано дл  определени  влажности зеленой массы растений .

Известен способ определени  содержани  влаги в объектах, заключающийс  в том, что измер ют исходный вес объекта, высушивают объект, измер ют вес сухого объекта и по разности измеренных весов определ ют влажность объекта.

Однако известный способ имеет недостаточно широкую область применени 

вследствие того, что он осуществим только в стационарных услови х.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ определени  содержани  влаги в объектах при помощи прербразоватёл  с буферным стержнем , заключающийс  в том, что поочередно осуществл ют акустический контакт буферного стержн  с исследуемым объектом , водой и воздухом, излучают ультразвуковые колебани , принимают колебани , отраженные от границы буферный стержень - контактирующа  с ним средэ, измер ют при этом соответственно амплитуды Ui, Ua

XI

О

ел fcb

и Уз прин тых колебаний и с их помощью определ ют содержание влаги.

Недостатком данного способа  вл етс  низка  достоверность определени  содержани  влаги в зеленой массе растений вследствие того, что на амплитуду прин тых УЗ колебаний, отраженных контролируемым объектом, вли ет не только на влажность элементов зеленой массы, но и плотность упаковки пучка.

Цель изобретени  - повышение достоверности определени  содержани  влаги в зеленой массе растений благодар  осуществлению измерений амплитуды прин тых УЗ колебаний, отраженных контролируемым объектом, при двух диаметрах пучка зеленой массы растений, за счет чего происходит учет плотности упаковки пучка.

На чертеже представлен график зависимости параметра кз2 от отношени  Sx/So интегральной площади контакта буферного стержн  из оргстекла с жидкой фазой к сечению УЗ пучка при 0,109.

Способ определени  содержани  влаги в объектах при помощи преобразовател  с буферным стержнем заключаетс  в следующем .

Из исследуемой зеленой массы растений формируют пучок диаметром DI с перпендикул рным срезом. Осуществл ют акустический контакт буферного стержн  со срезом пучка диаметром DL Излучают преобразователем УЗ колебани , принимают им же колебани , отраженные от границы буферный стержень - срез пучка зеленой массы диаметром Di и измер ют амплитуду Ui прин тых колебаний. Затем уплотн ют зеленую массу растений и измер ют диаметр D уплотненного пучка. Осуществл ют акустический контакт буферного стержн  со срезом пучка диаметром D2 и аналогичным образом измер ют амплитуду 1)4 колебаний , отраженных от границы буферный стержень - срез пучка зеленой массы диаметром D2. После этого поочередно осуществл ют акустический контакт буферного стержн  с водой и воздухом и также измер ют соответствующие амплитуды Da и Ui отраженных колебаний. Содержание влаги определ ют по величине параметра кз с учетом амплитуды Ua, причем первый определ ют из выражени 

з2 - 2 кь

2 kltU2 -D2,-U2, -РЗ) U3()

где kb - коэффициент отражени  акустических колебаний на границе раздела буферного стержн  с воздухом.

Способ определени  содержани  влаги в объектах при помощи преобразовател  с

буферным стержнем реализуетс  следующим образом.

Формируетс  пучок зеленой массы растений таким образом, чтобы его диаметр

был больше диаметра ультразвукового преобразовател . Пучок фиксируетс  и раздел етс  перпендикул рно элементам зеленой массы, производитс  измерение диаметра Di поперечного среза пучка.

Преобразователь подключают к генератору импульсов, например к генератору прибора УДМ-1М, осуществл ют контакт буферного стержн  с воздухом и производ т измерение амплитуды Us- из эхо-импульса.

отраженного от границы буферный стержень-воздух . В качестве измерител  амплитуд может быть использован осциллограф С1-65.

Затем осуществл ют контакт буферного

стержн  с поперечным срезом пучка зеленой массы и измер ют амплитуду Ui эхо-импульса , отраженного от границы буферного стержн  с поперечным срезом пучка первоначального диаметра Di.

После этого уплотн ют пучок зеленой

массы так, чтобы диаметр его поперечного среза оказалс  меньше первоначального диаметра, производ т измерение нового диаметра Da. осуществл ют акустический

контакт буферного стержн  с поперечным срезом уплотненного пуика зеленой массы и измер ют амплитуду U4 эхо-импульса, отраженного от границы буферного стержн  с поперечным срезом уплотненного пучка.

Затем удал ют с рабочей поверхности буферного стержн  остаток влаги, осуществл ют его контакт с водой и измер ют амплитуду Da эхо-импульса, отраженного от границы буферного стержн  с водой.

В качестве показател  влажности зеленой массы используют коэффициент отражени  кз2 ультразвука на границе буферного стержн  с интегральной поверхностью элементов зеленой массы на поперечном срезе пучка по формуле

k32 2kb2-k U D UbD

, -р2)

(ft

Коэффициент отражени  kb ультразвука на границе буферного стержн  с воздухом, вход щий в формулу (1), вычисл ют по известной формуле, содержащей волновые со- противлени  материала буферного стержн  и воздуха.

Величина кз2 линейно зависит от интегральной площади жидкой фазы на границе буферного стержн  с поперечным срезом элементов зеленой массы растений

., WJT, 3..-5ГЛ «l.4k 3 -S«

где kж:г и kr2 - коэффициенты отражени  УЗ на границе буферного стержн  с жидкой и твердой фазами элементов зеленой массы;

Зж и Зт - интегральные площади контакта буферного стержн  с жидкой и твердой фазами в. пределах сечени  УЗ пучка:

So - сечение УЗ пучка;

10 - интенсивность УЗ.

Так как

3 т 3 ж §- 1 - . то

о оо о

к,§ кж2-| +к(1 -|)

О О

иликз2 (кж2-кт2) f + kr2.

О О

Поскольку kж2 и kT2 не завис т от вариации содержани  влаги, и, следовательно, от вариаций величины Зж/So. то кз  вл етс  линейнбй функцией величины Зж/3о. Если Зж/Зо 1 (при стопроцентной влажности), то кз2 kx2.

Значение kж2 получают путем осуществлени  контакта буферного стержн  с водой , измерени  амплитуды U2 сигнала и вычислени  по формуле

kж2 kь2Ц.

иЗ

Когда Зж/Зо 0 (высушенна  зелена  масса), ka2 kT2. Значение kT2 определ етс  путем измерени  амплитуды УЗ сигнала, отраженного от границы буферного стержн  с высушенной зеленой массой. Измерени  показали, что эта амплитуда почти не отличаетс  от амплитуды эхо-импульса, отраженного от границы буферного стержн  с воздухом.

Можно прин ть ki2-Ј,1.

Таким образом, тарировочный график буферного стержн  строитс  по точкам с координатами /1, кж2/ и /0,1/.

На чертеже приведен тарировочный график, на котором по оси абсцисс отложены значени  Зж/30, по оси ординат - значени  ks2.

Дл  определени  влажности исследуемого образца зеленой массы растений производ т над ним все перечисленные операции, вычисл ют по формуле (1) значение ka , по тарировочному графику наход т значение Зж/30. а относительное содержание влаги W вычисл ют по формуле

w

(Зж/Зо)

Ъ-гл W .

(Зж/Зо)-(1 -Зж/30)/1,5

5(3)

Расчеты дл  воздуха показывают, что kb2 1 с точностью до 4-го знака.

Сравнение данного ультразвукового способа определени  содержани  влаги с 10 традиционным дл  зеленой массы растений способом высушивани  подтверждает достаточно высокую достоверность первого. Результаты сравнени  дл  зеленой массы шести образцов кормового растени  ама- 15 рант (в пор дке возрастани  номера образца: К-Зб Аргентина, 4-63-ГДР, к-116-Гана. к-61-США, ВИР-1-СССР, к-21-Китай), различных по географическому происхождению , семена которых были получены из

Claims (1)

1. 20 коллекции ВИР, приведены в таблице. Формула изобретени  Способ определени  содержани  влаги в объектах при помощи преобразовател  с буферным стержнем, заключающийс  в том,

   25 что поочередно осуществл ют акустический контакт буферного стержн  с исследуемым объектом, водой и воздухом, излучают ультразвуковые колебани , принимают колебани , отраженные от границы буферный

   30 стержень - контактирующа  с ним среда, измер ют при этом соответственно амплитуды Ui, U2 и 11з прин тых колебаний и с их помощью определ ют содержание влаги, отличающимис  тем. что, с целью

   35 повышени  достоверности определени  содержани  влаги в зеленой массе растений , предварительно формируют из зеленой массы растений пучок диаметром DI с перпендикул рным срезом, первоначаль40 ный акустический контакт буферного стержн  осуществл ют со срезом пучка диаметром DI, затем уплотн ют зеленую массу растений, измер ют диаметр Da уплотненного пучка, дополнительно осущест45 вл ют повторный акустический контакт буферного стержн  со срезом пучка диаметром Ог- и измер ют при этом амплитуду UA прин тых колебаний, а содержание влаги определ ют по величине параметра ka2 с

   50 учетом амплитуды U2. где ka 2 kb k| () , 2

   uS(D3-°i) ;:k° -

   циент отражени  акустических колебаний на границе раздела буферного стержн  с

   55

   воздухом.

   а/о

   JL

   I

   aW

   Q65

   0,95

   JL-I11-

   too