Файл: Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник.pdf

Сопротивление анализируемых веществ сильно зависит так­ же от температуры. Эта зависимость характеризуется урав­ нением

Таким образом, при измерениях влажности в результаты из­ мерений должны вводиться температурные поправки, величина

которых устанавливается расчетным, но чаще эксперименталь­ ным путем.

Имеется ряд конструкций датчиков и схем кондуктометрических приборов, предназначенных для анализа различных пище­ вых продуктов. На рис. 184 схематично изображен датчик вла­

ного стержня 2, укрепленного в дне по оси стакана, являющего­ ся внутренним электродом. В верхней части стакана с внутрен­ ней стороны запрессовывается кольцо 3 из изоляционного ма­ териала. При измерении влажности проба макаронных изделий 4 измельчается на мельнице до крупности фракций 2—3 мм и за­ сыпается в стакан датчика до полного заполнения. После этого с помощью поршня 5 небольшого гидравлического пресса, встро­ енного в одном корпусе с прибором, проба уплотняется и произ­ водится измерение. Прессование измельченных макаронных из­ делий в датчике необходимо для придания им определенной плотности, что способствует стабильности показаний прибора.

Принципиальная измерительная схема этого влагомера при­ ведена на рис. 185. Она представляет собой ламповый омметр переменного тока, работающий на промышленной частоте 50 Гц. Катодным вольтметром, собранным на двойном триоде Л, из-

тически во всех отраслях науки и техники, и в частности в пи­ щевой промышленности для измерения влажности пищеконцентратов, муки, чая, зерна, солода, рафинадной кашки и многих других пищевых продуктов, полуфабрикатов и исходного пище­ вого сырья.

Емкостным метод называется потому, что в качестве датчи­ ков в емкостных влагомерах используются плоские или цилинд­ рические конденсаторы (электрические емкости), в электриче­ ское поле которых вводится испытуемое вещество. Однако, по­ скольку чаще измеряется полное сопротивление датчика, а не только его емкостная составляющая, более правильным было бы называть этот метод диэлькометрическим.

При определении влажности емкостным методом, как пра­ вило, используются повышенные частоты, при этом геометриче­ ские размеры датчиков и элементов измерительных цепей зна­ чительно меньше длины волны и их можно рассматривать как системы с сосредоточенными параметрами.

Емкость плоского конденсатора

Поскольку относительная диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая проницаемость) воды является величиной по­ стоянной и близка к 81 (ев л; 81), а для большинства сухих ве­ ществ она лежит в пределах от 2 до 10, то даже незначительное изменение влажности вещества вызывает изменение его диэлек­ трической проницаемости.

Из формул (402) и (403) видно, что при постоянных геомет­ рических размерах емкостных датчиков справедлива следую­ щая функциональная зависимость:

(404)

Несмотря на широкое распространение, какое получил ем­

-лиза влажности хлеба и макаронных изделий, поскольку боль­ шая часть воды в них находится в связанном состоянии. Кроме того, на результатах, получаемых с помощью емкостного мето­ да, сказывается физико-химический состав веществ, хотя и зна­ чительно меньше, чем при использовании кондуктометрического метода. Эти факторы, естественно, серьезно ограничивают при­ менение емкостного метода для измерения влажности.

Принципиально любой емкостный влагомер состоит из трех основных частей: высокочастотного генератора, датчика и изме-

Рис. 186. Схема емкостного датчика с изолиру­ ющими прокладками и схема его замещения.

рительной схемы (устройства). Одной из основных частей ем­ костных влагомеров являются датчики, в конструкциях которых должны учитываться свойства материалов, влажность которых определяется. Как правило, применяются плоские и цилиндри­ ческие конденсаторы, а для ленточных материалов применяются датчики в виде развернутых конденсаторов, состоящих из двух или более пластин.

Изменение емкости конденсаторного датчика, в электриче­ ское поле которого вводится анализируемое вещество, кроме ди­ электрической проницаемости, зависит также от плотности укладки (упаковки) и массы материала, температуры, электри­ ческой проводимости вещества, изменения состава и т. п. Для уменьшения влияния этих факторов вводятся необходимые по­ правки на изменение температуры и электрической проводимо­ сти, принимаются меры к обеспечению постоянства плотности измеряемого вещества в датчике и т. л.

Иногда электроды конденсаторного датчика изолируются от анализируемого вещества материалами с высокими изоляцион­ ными свойствами. Но и в этом случае емкость датчика остает­ ся зависимой от электрической проводимости вещества. Рас­ смотрим емкостный датчик с изолирующими прокладками и

вещества 3, а С0 — изоляционных прокладок 2. Емкость Сх шун­ тируется сопротивлением Rx, зависящим от электрической про­ водимости вещества.

Эквивалентная емкость конденсатора с учетом С0 , но без учета активной проводимости

Чувствительность датчика 5 выражается отношением прира­ щения эквивалентной емкости АСЭ К В к приращению влажно­ сти вещества AW:

Продифференцировав выражение для С э к в по С0, можно установить влияние изоляционных прокладок на чувствитель­ ность датчика:

когда активная проводимость вещества намного больше реак­ тивной — емкостной, т. е. когда измеряется влажность вещества с высоким влагосодержанием. Применение изолированных элек­ тродов в этом случае позволяет четко разграничить поверхность раздела испытуемого вещества и проводящих электродов, что обеспечивает сохранение геометрии датчика, а сами измерения сводятся к измерению активной проводимости датчика.