Методы и средства повышения точности диэлькометрических влагомеров

Abstract

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 – приборы и методы контроля и определения состава веществ. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт" МОН Украины, Харьков, 2016. Диссертационная работа посвящена повышению точности диэлькометрических влагомеров путем усовершенствования и разработки методов и средств, позволяющих уменьшить "сортовую неопределенность" измерений данными влагомерами. Проведен анализ существующих методов и современных аналогов определения влажности, в результате которого выбран диэлькометрический метод определения влажности. Также проведен анализ способов определения влажности в рамках диэлькометрического метода. Выделены достоинства и недостатки каждого способа. В соответствии с требованиями по компенсации влияния сорта материала выбран способ измерения влажности с применением тестовых методов. Рассмотрены тестовые алгоритмы определения влажности веществ диэлькометрическими влагомерами. Для каждого тестового алгоритма проведена проверка на инвариантность к изменению начальной диэлектрической проницаемости исследуемого материала. По результатам проверки дано заключение о том, что ни один из рассмотренных тестовых алгоритмов не позволяет в полной мере избавиться от влияния сорта вещества, а те, которые обладают достаточно хорошими показателями по компенсации "сортовой неопределенности", имеют ряд других недостатков, связанных с плохой сходимостью полученных результатов расчета влажности с действительными значениями, а также сложностью реализации. Разработана методика проведения экспериментов, в которой даны рекомендации по выбору группы исследуемых материалов, использованию первичного преобразователя, подготовке проб, выбору устройства для измерения электрической емкости и измерению емкости. В соответствии с данной методикой проведены экспериментальные исследования разработанного тестового алгоритма определения влажности веществ. Полученные результаты расчета влажности показали довольно хорошую компенсацию "сортовой неопределенности". Для реализации предложенных тестовых алгоритмов разработан емкостной первичный преобразователь влажности сыпучих и жидких веществ адаптивного влагомера. Разработана методика калибровки первичного преобразователя на основе термогравиметрического метода определения влажности. С применением процедуры итерационного планирования эксперимента получена математическая модель измерительного процесса определения влажности сыпучих веществ термогравиметрическим методом, в результате чего определены факторы, оказывающие наибольшее влияние при определении влажности данным методом, и оценена неопределенность измерений.Thesis for the degree of Ph. D. in Engineering Science, specialty 05.11.13 – devices and methods of testing and determination of substances structure. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2016. Thesis is devoted to accuracy increase for capacitive moisture meters by improving and developing of the methods and means allowing to reduce "uncertainty of substance type" of measurements by these moisture meters. In the thesis the test algorithms of substances moisture determination allowing to compensate "uncertainty of substance type" of measurements by capacitive moisture meters are proposed: the first test algorithm in which as test influences an additive and multiplicative tests are applied; the second test algorithm in which except additive and multiplicative tests a combined test is carried out. Comparative analysis of the received test algorithms with the best of the found analogs is carried out. Capacitive primary converter of adaptive moisture meter for bulk and liquid substances moisture measurements is developed for realization of the proposed test algorithms. The calibration methodology for primary converter on the basis of oven-drying moisture determination method is given. The mathematical model of measuring process for bulk substances moisture determination on the basis of oven-drying method is received using the procedure of iterative experiment planning. As a result, the factors that have the greatest influence at moisture determining by this method are determined and uncertainty of measurement is estimated.