Aparate de măsură umiditate

Cum functioneaza un aparat de masurare al umiditatii?

Aparatele de masurare al umiditatii se bazeaza pe principiul capacitatii sau dielectric RF.Aplicand acest principiu un semnal radio cu o anumita frecventa este trimis catre mostra.Asa cum apa reactioneaza cu undele radio ( asa cum functioneaza cuptorul cu microunde ) este posibila masurarea umiditatii prin masurarea diferentei a cantitatii de unde radio care trece prin mostra.

Efectul pe care mostra o are asupra semnalului radio este limitat de constanta dielectrica si ea creste proportional cu continutul de umiditate.Mai sunt si alti factori care influenteaza constanta dielectrica, probabil cei mai notabili fiind densitatea mostrei si temperature ei.Acesti doi factori sunt masurati si corecteaza masurarea.

Pana acum umidometrele operau cu un semnal radio avand frecventa intre 1 – 15 Mhz.Acesta este un domeniu in care este usor de lucrat, semnalul este puternic iar componentele electronice sunt disponobile si fiabile.Problema este ca in procesul de uscare este mult zgomot, asa ca rata semnalul pentru umiditate este slab, scazand foarte mult acuratetea masuratorii si fiind necesara o calibrare frecventa a aparatului specifica tipului de mostra ( pentru fiecare clasa de cereale ).

De exemplu, umidometrele mai vechi de obicei necesita numeroase calibrari pentru grau si orz, cate una pentru fiecare clasa.Alta problema a umidometrele mai vechi este "efectul de ricoseu" cand instrumental trebuie sa niveluri prea mici ale umiditatii direct in camp.Motivul este ca frecventa scazuta a semnalui nu poate penetra miezul cerealelor, asa ca instrumental nu vede decat continutul la suprafata al continutului de umiditate.

Studiile din SUA se concentreaza pentru a gasi o frecventa optima.Masuratorile s-au facut cu frecvente de la 1 MHz la peste 200 MHz, iar rezultatele arata foarte clar ca acuratetea masurarii a fost mult mai mare la frecventa de 150 MHz decat la frecvente de 1 – 15 MHz.La frecvente de 150 MHz sunetul este mai redus iar semnalul este specific umiditatii.

Alte studii desfasurate sunt legate de tehnicile de calibrare, acestea fac posibila sa utilizam aceeasi calibrare pentru toate gama de cereale sau seminte.Sunt trei componente: corectia influentei densitatii, utilizarea ecuatie polinomiale de ordinul patru, corectia influentei temperaturii.

Corectia influentei densitii se face de aparatele avansate de masurare a umiditatii.Cum s-a aratat anterior, densitatea are efect asupra constantei dielectrice si pentru abtinerea unei bune acuratete a masurarii este necesar sa se determine densitatea si sa se ia in calcul influenta ei la masurarea continutului de umiditate.

Ecuatia polinomiala de grad patru, este o metoda matematica avansata folosita la aparatele moderne.Aceasta aplicatie este posibila datorita tehnicilor hardware si software.

Efectul temperaturii asupra acuratetei masurarii umiditatii nu mai prezinta dificultati, deoarece s-a introdus un algoritm de corectie.Trebuie avut in vedere ca ajustarile se fac diferit pentru o mostra umeda rece fata de o mostra rece uscata.

Continutul de apa

Continutul de apa permite controlul procesului de uscare astfel ca procesul de uscare sa se desfasoare pana la un nivel al umiditatii atins int-un interval fix de timp.

Rezistentele electrice de tip meter opereaza pe principiul rezistentei electrice, a carei valoare variaza odata cu variatia continutului de apa al corpului de masurat.Majoritatea acestor tipuri de dispozitive sunt utilizate pentru masurarea umiditatii in cereale, lemn, hartie, chimicale, beton, soia, cafea, tutun, orez,iuta.

Rezistometrele au o acuratete de ±1%

Dispozitive de tip dielectric se bazeaza pe contactul dintre un electrod plat si a suprafetei de analizat fara a penetra aceasta suprafata.Acuratetea este similara.

Dispozitivele portabile moderne sunt disponibile avand capete de masura in infrarosu care masoara direct continutul de apa din produsul analizat si ofera un profil al variatiei umiditati continuta in timp.Pentru masurarea umiditatii continuta de rolele sau de stivele de hartie, metodele moderne folosesc metode de radio frecventa capacitive.Instrumentul masoara pierderea sau variatia prin modificarea dielectricului datorat prezentei umiditatii.

Calculul cantitatii de apa ce urmeaza a fi evaporate.Exemplu

Daca prin uscator trec 60 kg de produs umed pe ora, uscarea se produce de la 55% la 10% umiditate atunci caldura necesara este:

60 kg de produs umed contine 60x0,55 kg apa = 33 kg apa si

60x(1-0,55) = 27 kg produs uscat

Produsul final cont ine 10 % umiditate, deci pa in produs este

27/9= 3 kg si umiditatea eliminate = (33-3) = 30 kg

Caldura latenta de evaporare = 2257 kj/kg = x 30 kg = 6,8 x 104 kj

Estimarea timpului de uscare

Durata de uscare este determinta pentru o mostra de produs care este suspendata intr-o incinta sau conducta in care curge aer cald de o balanta.

Greutatea mostrei este masurata ca o functie de timp de la produsul ud la produsul uscat.Curba continutului de umezeala este functie de timp conform graficului din figura nr. poate fi divizat.In timp ce diferite solide si diferite conditii de uscare se desfasoara dupa curbe diferite, in perioada de cadere curba are in general aceeasi forma.

In timpul masuratorilor de mai sus, trebuie resectate urmatoarele:

Mostra trebuie supusa conditiilor similare radientulu de cladura

Aerul trebuie sa aiba aceeasi temperature, umiditate si viteza