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技术文章
木材水分仪校准方法研究
木材水分仪校准方法研究,本公司销售的水分计有美国
DELMHORST
牌水分计
,
美国
LIGNOMAT
牌水分计
,
日本
SANKO
三高牌水分计
.
(
上海市计量测试技术研究院,上海
200040)
摘要:根据木材含水率的定义,通过大量实验,确定了可迅速定值、重复使用的高精度木材含水率试
样,试样的含水率范围为
7
%
~
22
%
,扩展不确定度达到
0
.
7
%
H20
,从而解决了各类木材水分仪的
校准问题.
关键词:木材含水率;水分仪;校准方法
中图分类号:
rH71
文献标识码:
A
Research on the calibration m ethod of wood m oisture m eters
ZHANG W en·dong
,
WANG Guo·yah
,
ZHANGLi·fang
(Shanghai Inst
.
ofMe~urememandTestingTech
.,
Shanghai200040
,
China)
Abstract
:
Based on the definition of the wood moistureandlargeamount of experiments
,
the high precision
samples of wood moisture were developed
,
which canbeusedrepeatedlyand whose value can be determined
rapidly
.
The moisture range of the samples is from 7
%
to 22
%
anditsexpanding uncertainty is 0
.
7
%
.
Th ere
.
by the problem of the calibration of all kinds ofwoodmoisturemetersis solved
.
Key words
:
wood moisture
;
moisture meters
;
calibration method0
引言
在木材加工和使用中,含水率的测量极其重要.
目前,国内外木材含水率的测量仪器很多,主要有直
流电阻法、交流电容法
(
高周波
)
、微波法、红外线法、
超声波法、烘干称重法等,其中现场*常用的为电阻
法和电容法.根据木材含水率的定义,国际法制计量
组织
(OIML)
通过了《木材水分测量仪检定方法和检
定设备通则》等国际建议
(
国际建议
Na92)
,美国材料
试验协会
(AS'I'M)
通过了木材水分仪校准的标准试
验方法
(Da
.
A
.
A
.
A
.
-92)
.按照上述方法,每次使用试样
时都需烘干定值,十分麻烦.于是水分仪生产厂家往
往事先取得电阻、水分对照曲线,然后采用电阻法进
行出厂标定.因电阻、水分曲线由各厂家自行测得的
经验数据绘制而成,数据本身具有离散性,且随工作
电压、树种、测量设备、测量方法的不同而各不相同,
*终导致水分量值的混乱,因此寻求一种切实可行
的水分仪校准标定方法十分必要.笔者研制出了可
迅速定值、重复使用的高精度木材含水率试样.
1
试样的制备和定值
校准木材水分仪的关键是获得标准含水率的木
材试样.根据国标
GB
/
T 1931—1991
的方法,要确定
木材试样的含水率,必须先称得木材试样湿重,然后
通过烘干称得木材试样干重,再通过计算得到含水
率.因此如果完全按照国标法,制作的木材试样仅能
使用一次
(
不能重复使用
)
.由于木材含水率试样的
制作过程十分复杂,且周期很长,因此如果制成的试
收稿日期:
2003
一
o8
一
o9
作者简介:张文东
(1965
一
)
,男,上海市人,上海市计量测试技术研究院**工程师,主要研究方向:湿度测量.
74‘
郑州轻
-I-
业学院学报
(
自然科学版
) 2004
焦
样只能使用一次的话,木材水分仪的检测成本将很
高,很难开展大批量的检测.
根据多年来开展木材水分仪检测的经验,只要
灵活运用国标法,木材试样就可重复使用.具体方法
如下:先取得试样的干重,然后将试样长期放置在一
定相对湿度的环境中,使其湿度达到平衡,然后在使
用时,只需取出试样并称重,就可得到该木材试样的
含水率.恒湿环境采用饱和盐溶液法获得,根据试验
结果,
33
%
RH
~
93
%
RH
的恒湿环境即可获得约
7
%
~
22
%含水率的本材试样.试样使用完毕后,仍放回
原相对湿度环境中,以备下次使用.这样试样就可反
复使用,每次使用时只需称取其湿重即可,整个过程
只需几分钟.当然,以上方法有一假设,即试样的干
重在一定时间内是稳定不变的.本文要探讨的就是,
在多长时间内木材试样干重的改变是可以允许的,
从而可确定试样的有效期.
2
结果与讨论
2
.
1
稳定性测试
根据
GB
/
Tl93l—l99l
,木材含水率由下式
计算:
W
:
二
×100
%
①
m 0
式中
— —
试样含水率/%
;
m
。
— —
试样试验时的质量
(
湿重
)
;
m
。
— —
试样全干时的质量
(
干重
)
.
由于成品试样的湿重
m
.*终可通过天平称重
得到,而干重
m
。只能采用初始的数据,因此确定试
样干重
m
。的长期稳定性十分重要.木材试样干重
的稳定性可能取决于木材自身的挥发性物质以及部
分化学成分的变化
(
如霉变等
)
.
考虑到含水率高的试样容易霉变,其干重稳定
性比低湿试样差,选取含水率高的试样进行稳定性
测试,其结果能代表试样的*大不稳定性.
测试方法如下:将放置在
93
%
RH
恒湿环境中
0
.
5 a
,
1a
,
2 a
的试样,再次按照
GB
/
T l93l—l99l
方
法确定样品的绝干重量
(
测试时剔除明显发霉的试
样
)
,再与初次测量的数据进行比较,从而确定所制
备试样干重的长期稳定性
.对同一树种、相同含
水率的不同试样,取
的*大值为*终结果.测试
结果见表
1
.
由表
1
可以看出,试样干重在
1a
内变化率
≤
表
l
试样
(
白松
)
干重稳定性测试结果
0
.
45
%
,
2a
内变化率
≤0
.
81
%
.根据这
_
结果,可以
确定潮湿试样
(
含水率
>16
%
)
的有效期为
1a
,干燥
试样的有效期为
2a
.
2
.
2
试样含水率均匀性测试
采用国标法确定的木材试样含水率为试样平均
含水率,因试样的表面与中心之间的含水率可能存
在差异,因此局部的含水率可能与试样平均含水率
不一致,而采用试样检定木材水分仪时也是测量局
部含水率,因此这种不一致性会造成检定误差,在制
备试样时要尽量减少这种不一致性.试样水分的均
匀性主要取决于试样放置时间和放置方式,根据经
验,放置方式是*关键因素.
由于均匀性数值比较小,所以必须采用分辨率
和稳定性较好的仪器.我们采用电阻式木材水分仪
(
上海木材工业研究所生产的
s
卜
85
型木材测湿
仪
)
进行测量.测量方法为:对试样的正反两个表面
测四角和中心共
l0
个点,测量结果的*大值与*小
值之差的
1
/
2
为该试样的含水率不均匀性
对同
一树种的相同和不同含水率试样,取
的*大值为
*终结果.测试结果
=±2
.
0
%
.
2
.
3
试样平衡时间
将干燥试样放置在恒湿环境中,每隔一段时间
通过称重确定其含水率,直至达到其平衡含水率.测
试结果显示高湿试样达到平衡含水率的时间为
6
个
月,低湿试样则小于
3
个月.
2
.
4
不确定度分析
按照公式
①
,根据试样的含水率均匀性和稳定
性数据,可确定试样定值的不确定度.合成标准不确
定度由下式表示:
(
下转第
79
页
)
第
4
期
扩散硅压力传感器在水力模型实验装置液位测控中的应用
统.扩散硅压力传感器与
AD590
温度传感器件集成
在一块芯片,共用接口电路,是对温度、液位共同测
控的过程控制系统的有益尝试.
图
3
扩散硅压力传感器的标定及应用系统框图
4
结论
通过分析及实验表明,扩散硅压力传感器因具
有良好的线性化标准输出、精度高、体积小、性价比
优良、方便校验与标定,非常适合应用于大型学生仿
真实验装置控制系统.如果将其与测温传感元件集
成在同一块多功能测试芯片上,可对过程控制系统
实现多点的温度和液位实时测控,如应用于啤酒发
酵罐群的温度、压力多点检测,既可降低成本,又可
提高生产效率.
参考文献:
[1]
沙占友.集成化智能传感器原理与应用
[M]
.北京:电
子工业出版社,
2004
.
[2]
孙以材,刘玉岭,孟庆浩.压力传感器的设计制造与应
(
上接第
74
页
)
c √( )
②
式中,/
'
/
Z0
和
m1
采用天平称重,
mo=92
.
31g
,
ml
:
112
.
25 g
,误差为
4-0
.
02g
,由此引起的标准不确定
度为
/
2,(m1)=
/
2,1(m0)=0
.
02
/
43=0
.
01
试样残留水分*大值估计为样品重量的
0
.
1
%
,由此引起的标准不确定度为
/
2,2(mo)=0
.
001mo
/
43=0
.
05
根据试验结果,
1a
内由木材化学变化引起木材
干重变化的*大值为样品重量的
0
.
45
%
,即
/
2,3(mo)=0
.
0045mo
/
43=0
.
24
于是
“( )=~
/
(mo)+
;
( )+“
;
(" )=0
.
245
试样含水率的均匀性为
=4-0
.
2
%
,由此引
起的标准不确定度为
( )=0
.
oo2
/
~ =0
.
12
代入式
②
得
u(W)=0
.
345
%
,取
k
:
2
,得到试
样的扩展不确定度为
M(W)=0
.
7
%
(W =21
.
6
%
,
k
:
2)
木材水分仪的实际误差一般都超过
±2
.
0
%
H20
,因此扩展不确定度为
0
.
7
%
H20
的标准试样可
满足绝大多数木材水分仪的校准要求.
3
结论
该方法可制备出各种树种的含水率试样,
1 a
内
试样含水率定值的扩展不确定度为
0
.
7
%
HzO
,从而
可用于电阻式、电容式等各式木材水分仪的校准.本
法也适用于纸张、建材等固体水分仪.
参考文献:
[1] GB
/
T 1931
一
l99l
,木材含水率测定方法
[s]
.
[2] D4
.
444- 92
,
Standard Test Methods for Use and Calibration of
Hand-Held Moisture Meters
本公司销售水分计有:F-2000,J-2000,BD-2100,P-2000,C-2000,详细
网址
:http://www.28770445.com
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