Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
КОНТРОЛЬ ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ЕЕ СУШКИ
Макартичян С В, Шилин А Н, Стрижиченко А В,
5.4.2. Детерминированный синтез комбинирующей функции влагомера
Ниже рассматривается методика вычисления комбинирующей функции при известных зависимостях между параметрами древесины (детерминированный путь) [66]. При совместном исследовании двух различных методов контроля влажности получают следующие результаты:
Z1 = f1(mв, ρ0, y1, y2, ..., yn); Z2 = f2(mв, ρ0, y1, y2, ..., yn), (5.20)
где y1, y2, ..., yn – мешающие параметры.
Поскольку данный путь разработки комбинированных методов целесообразен при наличии одного значительно более нестабильного параметра, необходимо рассмотреть сначала методику выявления комбинирующей функции при компенсации колебаний плотности древесины. Эти колебания, как было показано выше, довольно значительны и при обычных однопараметровых методах контроля не компенсируются. Для систем уравнений (5.20) решение задачи возможно несколькими путями. В частности, возможно вычисление значений mв и ρ0 и определение искомой влажности по формуле (5.16). Более общий подход состоит в определении комбинирующей функции G(Z1, Z2), зависящей от влажности, как от отношения mв/(ν0ρ0). Такая функция должна отвечать условию: обратная ее функция λ = λ(G) при колебаниях массы воды и плотности абсолютно сухой древесины должна получать такое же приращение, как и влажность W. Это условие имеет вид
(5.21)
Для некоторых пар однопараметровых методов [66] при определенных допущениях такая функция может быть найдена. Например, если считать объем и толщину образцов древесины постоянными и показания сверхвысокочастотного влагомера не зависящими от плотности ρ0, а определяемыми только массой воды в образце и его толщиной, то результат поглощения сверхвысокочастотного излучения влажной древесиной будет определяться выражением
(5.22)
где P и P0 – мощности соответственно прошедшего и падающего на древесину излучения.
Одновременно с этим, измеряя поглощение гамма-излучения тем же образом, получается результат
(5.23)
В этом случае решение дифференциального уравнения (5.21) при 
принимает вид
(5.24)
Подстановкой в уравнение (5.24) результатов (5.22) и (5.23) получают выражение, которое точно определяет влажность
Это позволяет скомпенсировать влияние нестабильности плотности ρ0 во всем диапазоне колебаний влажности.
При контроле влажности шпона прежде всего необходимо скомпенсировать влияние нестабильности его толщины. В этом случае для выбранных способов контроля необходимо знать зависимости измеряемых параметров шпона от влажности и толщины:
Z1 = f1(W, δ); Z2 = f2(W, δ). (5.25)
Условие компенсации колебания толщины комбинированным методом имеет вид
(5.26)
Решением этого дифференциального уравнения определяют искомую комбинирующую функцию G(Z1, Z2). Такая функция будет действенна, если выполняется условие неоднозначности статической характеристики и чувствительность 
. Для некоторых пар однопараметровых методов уравнение (5.26) может иметь решение [66]. Так, при комбинации емкостного и радиометрического методов имеются результаты
(5.27)
(5.28)
где С – емкость преобразователя влажности; S – площадь преобразователя; δ – толщина образца древесины; μл – линейный коэффициент поглощения.
Условие (5.26) для них принимает вид
(5.29)
Дифференцированием результатов (5.27) и (5.28) по δ можно получить соотношения
(5.30)
После подстановки полученных соотношений в уравнение (5.29) условие (5.26) принимает вид
(5.31)
Результат решения этого уравнения имеет вид
(5.32)
После подстановки в этот конечный результат данных измерений С и I из выражений (5.27) и (5.28) получают выражение, которое не зависит от толщины шпона во всем диапазоне влажности,
(5.33)
Еще больший выигрыш в точности дает применение двухчастотного метода контроля влажности. Этот метод позволяет скомпенсировать также влияние нестабильности площади контакта S, что видно из выражения (5.27).
В настоящее время из всех комбинаций этому комбинированному методу уделяется наибольшее внимание, так как он дает возможность использовать один, общий для обеих частот преобразователь влажности. В таком преобразователе при изменении частоты силовые линии поля практически не изменяются и погрешности результатов оказываются сильно взаимосвязанными. Это позволяет получить большую степень их компенсации по сравнению с комбинированными методами, действующими с применением отдельных преобразователей.
В настоящее время предложено несколько видов комбинирующих функций двухчастотных влагомеров. Разнообразие комбинирующих функций объясняется, с одной стороны, отличиями в физических свойствах контролируемых материалов, а с другой – отсутствием теоретических исследований по методике расчета этих функций.