Сравнительное исследование ВЧ и СВЧ методов измерения влажности зерна (стр. 9 )

Измеритель влажности зерна Wile 55 предназначен для экспресс-измерений. Процедура измерения делится на 2 этапа: 1.Заполнения пробоотборника зерном.2.Измерение влажности зерна.

 

 

Определение влажности зерна.

Экспресс-анализ влажности зерна

Рис.3.1. 1. Порядок измерение влажности зерна с помощью влагомера Wile: 1. Выбирается культура; 2. Производится измерение

Прибор сертифицирован и внесен в Государственный реестр средств измерений РФ под № 000-00 и допущен к применению в РФ.

Прибор сертифицирован и внесен в Государственный реестр средств измерений Республики Беларусь под №РБ 03 09 3493 07 и допущен к применению в Республике Беларусь. 

Технические характеристики цифрового влагомера WILE-55:

Диапазон измерения влажности зерновых, % 8 – 35

Диапазон измерения влажности масличных, % 6 – 25

Точность в рабочем диапазоне, % 0,5 – 1,0

Температура хранения, ºС oт -15 до +55

Время измерения, с 50

Электропитание батарейка 9В

Масса, кг 1,5

3.2. Методика проведения эксперимента

Для получения зависимости от влажности образцы зерна искусственно увлажняли. Количество добавляемой воды рассчитывали по формуле:

МВ = Мо () (3.1)

где МВ – количество добавляемой воды, г;

Мо - количество материала, г;

WВ – исходная влажность материала, %;

Wк – конечная влажность материала, %.

Затем пробы зерна помещают в полиэтиленовые пакеты, в которых выдерживаются в течении четырех суток, при периодическом перемешивании. Это производится для усреднения влажности по объему.

Постоянная плотность образцов достигается помещением постоянной массы материала в измерительный преобразователь постоянного объема.

Величина дисперсии определяется по формуле:

S = (3.2)

где х – измеряемая величина;

n – количество измерений;

Wi - значения влажности соответствующие измеряемой величины;

Систематическая составляющая погрешности определяется по формуле:

(3.3)

где DI = WI - Wo

WI - измеренное значение влажности i –го образца на образцовой установке;

Wo - измеренное значение влажности i –го образца на устройстве.

Инструментальная погрешность dI измерений при i – том уровне ослабления, вносимого аттенюатором

(3.4)

где ain – n-тое измерение ослабления электромагнитных колебаний.

Коэффициент вариации показания прибора, выраженный в процентах определяется следующей формулой:

(3.5)

3.3. Определение метрологических характеристик ВЧ и СВЧ устройств, для измерения влажности зерна и зерновых материалов

3.3.1. Исследование градуировочных зависимостей ВЧ и СВЧ приборов контроля влажности зерна и зерновых материалов

Исследование градуировочной зависимости СВЧ прибора. Градуировку устройства выполняли с использованием метода регрессионного анализа. Характеристики строились для различных объектов измерения: зерно-пшеница, рис-зерно, кукуруза и ячмень.

Для градуировки готовили несколько образцов материала различной влажности, в совокупности охватывающего весь диапазон влажности контролируемых образцов от 5 до 20%. Влажность каждого образца измеряли аттестуемым прибором и термогравиметрическим методом по ГОСТу 13586.5-85 [31].

В табл.3.1 приведены значения коэффициентов регрессии и корреляции результатов измерения влажности различных разновидностей зерновых культур. Графическая зависимость этих данных изображена на рис.3.4. Они аппроксимируются регрессионным уравнением второго порядка. Значение последнего свидетельствует о высокой степени соответствия аппроксимирующей зависимости и экспериментальных данных во всех случаях

W = A N2 + B N + C.

Из графической зависимости (рис.3.4) видно, что градуировочные характеристики имеют приблизительно одинаковый вид. Для определения основной погрешности прибора мы подготовили 9 образцов зерна-пшеницы с влажностью (9±2)%; (14±3)%; (20±3)% - по три образца для каждого предела диапазона.

Измерения влажности всех подготовленных образцов проводили в СВЧ-влагомере при десятикратной их переукладке и затем, от каждого образца отбирали пробу массой 50 г для определения их влажности образцовым методом на установке Уз-8.

Таблица 3.1.

Значения коэффициентов регрессии и корреляции результатов измерения влажности различных культур зерна

Разновидность	Коэффициенты регрессии	Коэфф.
зерна	А*10-7	В*10-3	С	корр. R	СКО
Зерно-пшеница	-2,87	4,21	4,29	0,99	0,21
Рис-зерно	-3,527	4,54	3,65	0,98	0,205
Кукуруза	-4,69	4,87	3,88	0,97	0,22
Ячмень	-5,23	5,12	3,94	0,98	0,25
Горох	-5,37	5,72	2,03	0,98	0,27

Рис.3.4. Зависимость показаний прибора от влажности для

различных разновидностей зерна

расхождения регрессионной зависимости между различными разновидностями зерна имеет 0,25 % (абс.).

Определение градировочных зависимостей прибора Wile 55. Градуировку устройства выполняли с использованием метода регрессионного анализа. Характеристики строились для объектов измерения: зерно-пшеница.

Для градуировки готовили несколько образцов материала различной влажности, в совокупности охватывающего весь диапазон влажности контроли-руемых образцов от 5 до 20%. Влажность каждого образца измеряли аттестуемым прибором и термогравиметрическим методом по ГОСТу 13586.5-85 [31].

В табл.3.1 приведены значения коэффициентов регрессии и корреляции результатов измерения влажности зерна. Графическая зависимость этих данных изображена на рис.3.1. Они аппроксимируются регрессионным уравнением второго порядка. Значение последнего свидетельствует о высокой степени соответствия аппроксимирующей зависимости и экспериментальных данных во всех случаях.

Для определения основной погрешности прибора мы подготовили 3 образцов зерна-пшеницы с влажностью (9±2)%; (14±3)%; (20±3)% .

Измерения влажности всех подготовленных образцов проводили в во влагомере при пятикратной их переукладке и затем, от каждого образца отбирали пробу массой 50 г для определения их влажности образцовым методом (на сушильном шкафу Уз-8).

Определение основной погрешности прибора. Оценку результатов измерения массового отношения влаги на влагомере выполняли согласно ГОСТу 13586.5-85.

По полученным данным для каждой аттестуемой точки рассчитывали:

1)   среднее арифметическое значение: ; (3.6)

2)   систематическую составляющую погрешности (определяли как разность среднего измеренного значения влажности на испытуемом ВЧ-влагомере () и среднего значения массового отношения влаги, полученного с помощью образцовой установки (W0­) [32]):

; (3.7)

3)   вычисляли среднеквадратическое отклонение (СКО) среднего арифметического по формуле [23]:

, (3.8)

где - СКО среднего арифметического; i - влажность i - ой пробы; n - число повторных измерений.

4) результирующую погрешность вычисляли по формуле [24]:

, (3.9)

где t - коэффициент Стьюдента равный 2,26 (при числе измерений равных n=10 и доверительной вероятности Р=0,95).

Как видим, максимальная погрешность измерения влажности в измеряемом диапазоне не превышает D£0,47%.

Таблица 3.1.

Результаты обработки данных измерений

Wоб, %	, %	q		D
8,0	7,86	0,14	0,031	0,3
9,4	9,14	0,26	0,04	0,45
11,3	11,1	0,2	0,033	0,37
12,1	11,84	0,26	0,048	0,36
14,1	13,85	0,25	0,034	0,34
16,5	16,23	0,27	0,05	0,47
18,3	18,16	0,2	0,052	0,29
20,0	19,93	0,07	0,06	0,36
22,2	22,44	0,24	0,037	0,52

Таблица 3.2