+38 (044) 599-10-11 +38 (097) 559-01-01 +38 (095) 559-01-01
Пн–Пт: 09:00–19:00,
Сб, Вс: 11:00–18:00
Офіс: Пн–Пт: 09:30–16:30
На сайті цілодобово
Популярні пости
Як виміряти кислотність грунту - ph землі
Про те як виміряти кислотність грунту, про водневий показник пш, про переваги і недоліки методів визначення PH землі, читайте в нашій статті...
29 Лютого 2016 3348
Застосування і принцип роботи рефрактометра
Розрахувати миттєво концентрацію розчиненої речовини в розчині за допомогою світла, без лабораторного аналізу ? Фантастика !  Розглянемо принцип ...
07 Лютого 2016 1347
Ультразвуковий відлякувач гризунів - беззвучна артилерія проти мишей і крис
Як позбутися від спритних мишей, агресивних щурів, якщо полчища гризунів атакують? Допоможе невидимий, нечутний, але ефективний ультразвук - електронн...
04 Липня 2016 1293

Вологоміри зерна - вимірюють вологість не відходячи від поля

Вологоміри зерна – переносні, мобільні і точні для оперативного визначення вологості зернових і бобових культур не замінюють, а органічно доповнюють повітряно-тепловий метод вимірювання вмісту вологи у відповідності з ГОСТ 13586.5-2015, для чого традиційно використовується сушильна лабораторна шафа, і ваги з точністю до 0.01 г.

При переміщенні розмеленої проби зерна до сушильної шафи і нагріванні до температури вище 100 градусів, відбувається процес зневоднення.
Два зважування – до і після сушіння і дають шукану різницю у вигляді утримання вологи в початковому зразку.

Метод апробований протягом десятиліть, офіційно визнається сторонами при укладенні контрактів на поставку і зберігання зерна, якби не три Д:

  • “Довго”;
  • “Дорого”;
  • “Далеко”.

Аналіз вологості термогравіметричним методом триває не менше години.

Один аналіз. А якщо потрібно виконати 5,10,20 досліджень, оскільки в "гарячу пору" збору врожаю, десятки тонн зерна надходять автомобільним транспортом і з кожної партії необхідно відібрати репрезентативні проби щупом для зерна або автоматичним пробовідбірником відповідно до ГОСТ 13586.3-83.

Десять аналізів – 10 годин. При 8-ми годинному робочому дні. Довго.

Звичайно можна збільшити штат персоналу, закупити кілька комплектів лабораторного обладнання та вимірювальних приладів, але тоді ми приходимо до другого Д – "Дорого".

шафа сушільна для зерна
Ми відзначили, що необхідна сушильна лабораторна шафа і ваги, насправді це лише основні лабораторні прилади.
Крім цього потрібний ще ексикатор для зневоднення, термометр, секундомір, лабораторний посуд і приналежності.
І все це “господарство” необхідно розташувати на лабораторних столах, для чого в свою чергу потрібно приміщення солідної площі.
Лаборантам треба платити зарплату.
А ненажерливі сушильні шафи з потужними ТЕНами споживають неміряну кількість електрики.
Чим інтенсивніше експлуатація, ніж більша ймовірність виходу обладнання з ладу. А для ремонту необхідно відправляти пристрій до сервісного центру, а він може бути розташований в сотнях кілометрів.

А перерва у роботі лабораторії неприпустима.




Тепер з приводу “Далеко”.

Сучасний аграрний бізнес стійко характеризується трендом до укрупнення та концентрації активів в руках одних власників.

Раз у раз в ЗМІ прослизає інформація – такою-то фінансово-промисловою групою куплений елеватор або взяті в оренду кілька тисяч гектарів посівних площ.

А площі й зерносховища можуть розташовуватися в різних кінцях країни.

Обладнати нові лабораторії? А це знову накладні витрати, які лягають на собівартість.
Та й не поставиш лабораторію біля кожного поля.

А для кожного аналізу везти проби зерна для лабораторного аналізу вологості на десятки кілометрів (в кращому випадку) по меншій мірі не розумно.

Що робити? Є інші варіанти?

Вологоміри зерна – продумана альтернатива

Є, якщо акцентувати увагу на двох тезах.

  1. Баланс похибки при визначенні вологості зерна і витраченого часу.
  2. Оперативність при прийнятті агрономічних рішень.

Розберемо кожен пункт по порядку.

Зернові культури – пшениця, ячмінь, жито повинні зберігатися при діапазоні вологості 14-15%. Значить допустиме відхилення вологості становить 1%. Запам'ятаємо цю цифру.
ГОСТ 13586.5-2015 регламентує, що абсолютна похибка повітряно-теплового методу для зернових культур не повинна перевищувати 0,5%.

Діелькометричні і резистивні вологоміри зерна забезпечують вимір вологості з похибкою в межах 0,25-0,5%.

А тепер ще раз згадаємо, що час лабораторного дослідження вологості зерна повітряно-тепловим методом становить близько 1 години, а вологомір зерна проводить вимірювання за час, що не перевищує 1 хвилини.

Отже, переносний вимірювач вологості зерна, має точність в діапазоні, яка достатня для достовірного контролю, але проводить аналіз вологості в 60 разів швидше.

"+" на користь вологомірів зерна.

Швидкість це добре, але як бути з достовірністю?

Термогравіметричний метод інтуїтивно – зрозумілий. Скільки вологи випарувалося з зерна при сушінні, це і є зміст вологості і точність стандартного методу визначається виключно суворим дотриманням рекомендацій, прописаним в ГОСТ, і відповідністю лабораторного обладнання паспортним даним: для ваг – похибка зважування, для сушильного шафи – точність установки та підтримання температури в сушильній камері.

А ось якщо вологомір для зерна показує 13%. Чи так це ? Може бути насправді вологість становить 12 або 15%.

Розділимо відповідь на питання на 2 частини.

Калібрування вологоміра зерна на заводі

Яким чином вологомір вагою в середньому в 2 кг, без сушильної шафи і ваг, майже миттєво визначає вміст вологи?

“Секрет” в застосуванні непрямих методів аналізу вологості.

Найбільш поширені непрямі методи:

  • вимір електропровідності зерна (кондуктометрический);
  • вимір ємності зерна (діелькометричний).

Вимірювальні прилади (в минулому стрілочні, зараз - цифрові) для точного вимірювання ємності і опору розроблені ще десятки років тому.

Але одних приладів мало. Необхідно поставити у відповідність значенням ємності (опору) показник вологості.

І ось тут якраз і необхідний прямий – термо-гравіметричний метод, за допомогою якого і проводиться заводське калібрування вологоміра.

Наведемо спрощений алгоритм калібрування кондуктометрического (резистивного) вологоміра. Для діелькометричного вимірювача вологості, послідовність аналогічна.

  1. У наявності є 10 проб зерна з вологістю від 10 до 19% з кроком 1%. Точне визначення вологості проводиться за допомогою сушильної шафи і ваг.
  2. Кожен зразок зерна засипається в вимірювальну камеру вологоміра.
  3. Вимірюється опір.
  4. Отримані дані (опір і вологість) зводяться в таблицю.
  5. За сформованим двовимірним цифровим масивом будується графік.

В результаті виходить приблизно така картина.

Калібрування вологоміра зерна







Видно, як з ростом вологості зменшується опір проби зерна.




Чому ми назвали алгоритм спрощеним?
За трьома основними причинами.

Математична обробка результатів

По-перше, що покаже вимірювач вологості зерна, якщо в реальних умовах вологість зразка буде наприклад 12,5%? При нашому спрощеному підході, нічого не покаже – вологомір зерна опір виміряє, але він просто “не знає” яке значення вологості поставити у відповідність – це проміжна, невідома для нього точка.

Це на графіку ми для зручності сприйняття з'єднали точки лініями.
Насправді ж поки у нас тільки масив точок.

Для повноцінного навчання вологоміра необхідно відповісти на два питання.

  1. З яким кроком отримувати проміжні значення?
  2. Як отримати ці проміжні значення?

Крок вимірювання або роздільна здатність вологоміра, та й в принципі практично кожного вимірювального приладу – пірометра, термометра, люксметра і ін., зазвичай вказується в керівництві по експлуатації.

Ось наприклад витяг з паспорта на вологомір зерна Farmpro.

купити вологомір зерна

Нехай крок вимірювання буде не 1%, як у нас, а в 10 раз менше – 0,1%. Цього цілком достатньо для реальної практики.

Чому не 0,01%? Теоретично можна досягти і такого показника. Але з одного боку, для цього необхідно використання прецизійної (високоточної) елементної бази, в результаті чого на вологомір зерна ціна виросте допустимо в 10 разів, і вимірювальний прилад просто ніхто не купить.

З іншого боку, навіть точність повітряно-теплового методу знаходиться в межах десятих часток відсотка, а ніяк не сотих.

Тому сенсу в понад точності ніякої немає.
Золота середина – крок в 0,1%.

Тепер про те, як отримати проміжні значення.

Для цього використовується такий математичний інструмент як інтерполяція, що дозволяє вивести калибрувальну залежність або каліброване рівняння.

Звучить складно, насправді в результаті це найпростіше лінійне рівняння, яке вивчають у шкільній курсі математики з формулою Y=X×B, де X і Y – значення опору і вологості, B – коефіцієнт “крутизни”, що показує як швидко чи повільно зростає або падає графік.
Тепер підрахуємо скільки значень має “знати” умовний вологомір зерна, щоб проводити вимірювання в нашій задачі в інтервалі 10-19% з кроком 0,1%. Отримуємо 9*10=90 значень опорів і відповідні їм 90 значень вологості.

Отримавши цифрові показники, їх можна записати в незалежну пам'ять (ПЗУ) вологоміра зерна.

Тепер вимірювальний прилад "навчений" нами вимірювати вологість в інтервалі 10-19% з кроком 0,1%.

У більшості випадків вологоміри зерна налаштовуються на більш широкий діапазон в межах 5-30%, але методика залишається такою ж.

Вище ми вказали, що викладений алгоритм спрощений з двох причин. Першу з них ми раз розібрали. Тепер поговоримо про особливості фізико-хімічних параметрів одного і того ж виду зерна, наприклад пшениці.

Тисячі вимірювань для усереднення

До якої країни, на який континент потрапляє вологомір зерна після відвантаження замовнику?
Може в Україну, може в Бразилію або Австралію.

Це тільки на перший погляд здається, що пшениця однакова незалежно від регіону зростання.

Особливості форми, твердість, щільність, товщина плодових оболонок, особливо внутрішніх елементів: ендосперму, зародка – все це чинить серйозний вплив на результат визначення вологості зерна, отриманий непрямим методом.

Для сушильної шафи зазначені фактори байдужі – вона витягне вологу з будь-якого матеріалу.

Вологомір зерна в цьому плані набагато більш чутливий.
Тому при розробці калібровок досліджуються тисячі зразків зерна.

Існує навіть спеціальні інститути насіння з солідною базою зразків з усього світу. Справа навіть не стільки в сорті зерна, а в умовах зростання – кліматі, структурі грунту, строки внесення добрив і т.д.

вимірювач вологості зерна - настройка методом найменших квадратів






Математична обробка отриманого масиву інформацію проводиться засобами статистики, зокрема методом найменших квадратів, що дозволяє вивести універсальну, усереднену залежність.





Вологомір зерна з безліччю калибровок

До сих пір ми вели мову лише про один різновид зернової культури – пшениці. А кукурудза, жито, ячмінь, горох і ще як мінімум 2 десятки найбільш популярних на зерновому ринку і комерційно затребуваних видів культур?

Ніхто не зважиться купити вологомір зерна для аналізу вологості всього одного виду зернових.

Тому зазначені вище процедури калібрування виконуються для кожної культури. Також встановлюються залежності і записуються в пам'ять.

Наприклад, популярні на ринку вимірювальних приладів для зернової промисловості вологоміри зерна Wile 55, Farmpro, Superpro запрограмовані на експрес аналіз вмісту вологи в 16 культурах.

Головне - не забути перед початком тестів вибрати необхідне калібрування.

Звичайно на заводі індивідуально вручну калибруется не кожен вологомір зерна.

Повний цикл випробувань проводиться на еталонному вимірнику вологості, поки не буде досягнута задана паспортна точність.

А всі інші вологоміри виготовляються як під копірку, з тими ж записаними в ПЗП характеристиками.

Тоді виникає питання. Чи може бути так, що два однакових вологоміра зерна, випущені з інтервалом в 1 годину, покажуть значення вологості для однієї і тієї ж проби зерна з різницею допустимо в 0,1%?

Так може. Світ не ідеальний і вимірювальні прилади не виняток.
Завжди допустимі відхилення при виготовленні інтегральних мікросхем, дискретних електронних компонентів – транзисторів, конденсаторів, резисторів і т.д.

Ось якщо 1 вологомір зерна покаже 12%, а інший 15% на одному і тому ж зразку, тоді однозначно заводський брак (похибка перевищує норму), але такі випадки надзвичайно рідкісні – вологомір з відхиленням просто не пройде заводський контроль і не надійде в продаж.

Вологоміри зерна – практичні питання експлуатації

В не залежності від використовуваного методу – резистивний або діелькометричний, виникає питання – яку кількість зерна засипати до вологоміра?

Проводячи аналогію з опором електричного дроту, відомо, що чим довше провідник, ніж опір більше.

Отже якщо засипати більше зерна, опір буде більше?

Так і є, тому переносні вологоміри зерна забезпечені вимірювальної камерою строго заданого обсягу.

Крім того, використовується спеціальна кришка, що дозволяє звести до мінімуму вплив людського фактора на кількість досліджуваного матеріалу.

При приміщенні зразка зерна до камери вологоміра, загвинчується кришка, що забезпечена пружиною і індикатором.

вологомір зерна купити


З кожним поворотом збільшується стискуюче зусилля.
Таким чином, теоретично для декількох послідовних проб з однієї і тієї ж партії зерна, кількість зерен в камері буде одна і та ж.

Практично звичайно, якщо поставити собі за мету і підрахувати кількість зерен пшениці, гороху або кукурудзи, в одному випадку може бути наприклад 1020 зерен, в іншому 1019 в третьому 1023.

Зрештою, зерна можуть не так “лягти” або “стати” у вимірювальній камері, одне із зерен може бути пошкодженим. Але все це не так важливо, оскільки всі ці нюанси враховані в похибці вологоміра і радикально вплинути на точність вимірювання не здатні.



Якщо мова йде про вимірювальній камері, важливіше відзначити інше.

Вологоміри зерна з подрібненням або без такого

А навіщо розмелювати зерно, якщо можна просто проаналізувати опір або ємність, пропустивши струм через зернову пробу?
Відповідей кілька.

  1. При розмелі зерна внутрішні вологі шари, витягуються назовні, перемішуються з плодовими оболонками (висівками) і виходить в'язка кашка. А через вологий зразок значно простіше пропустити струм.
  2. При подрібненні стираються в прямому і переносному сенсі межі між оболонкою і внутрішніми шарами, замість окремих зерен з хоч трохи, але розрізненими показниками, виходить однорідна маса з ідентичними фізико-хімічними характеристиками. Результат – з зразка вдається “вичавити” додаткові 0,25% точності.

Саме так працює вологомір для зерна Farmpro від торгової марки Supertech.

вологоміри зерна




Вбудований подрібнювач складається з пари жорен – в самому корпусі і на кришці.






купити вологомір для зерна



Якісне розмелювання можливе тільки при збільшеній компресії, коли кожне зернятко щільно притиснуто одне до одного, за що “відповідає” кришка з пружиною.

Практично всі вологоміри зерна забезпечені функцією температурної компенсації, оскільки незалежно від методу вимірювання – і ємність і опір залежать від температури і вбудований терморезистор нехай на декілька часток відсотка, але збільшить точність.

У яких випадків необхідно перевіряти показання вологоміра зерна?

Якщо з року в рік, поля засіваються одним і тим же сортом зерна, контроль вологості повітряно-тепловим методом, можна провести один раз в сезон або якщо показання вологоміра викликають сумніви. Вимірювальний прилад не вічний – електроніка теж “старіє”. Можна перевіряти і частіше - раз на місяць або раз на тиждень.
Можуть з часом зношуватися жорна – подрібнювачі.

Що робити якщо справжнє значення становить 13%, а вологомір показує 14,5%?
Перепрограмувати вимірювач вологості зерна на апаратному рівні не вийде.

Сучасні вологоміри зерна забезпечені функцією коригування або підстроювання калибровок у всьому діапазоні визначення вологості зернових культур.

У нашому прикладі, вологомір зерна завищує результат на 14,5%-13=1,5%.

Отже потрібно записати в пам'ять коригувальний показник 1,5%.

З точки зору графіка, калібрувальна крива в даному випадку “підводиться” вгору на одне і теж значення у всьому діапазоні.

Калібрування вологомірів зерна





З точки зору математики ми змінили формулу, додавши постійний коефіцієнт А:Y=X×B+А.





Зазначена операція називається зміщення калібрувальної кривої вологоміра зерна.

Не виключено, що виникне необхідність у створенні повністю нової шкали – наприклад якщо прийнято управлінське рішення засіяти поля абсолютно новою культурою.

В такому випадку вологомір зерна можна сказати заново проходить заводську процедуру калібрування за даними сушильного шафи із записом значень вологості в пам'ять.

Портативні-лабораторні вологоміри зерна

Це окрема група вимірювальних приладів, що поєднує в собі всі переваги переносних вологомірів і при це портативно-лабораторні вимірювачі вологості володіють розширеним функціоналом:

    • вимір температури;
    • визначення натури зерна (маси в одиниці об'єму);
    • розрахунок ваги зразка зерна.

Портативні-лабораторні вологоміри зерна можуть живитись як від мережі 220 В, так і від батарейок.

Автор - ЧП Бром

18 Липня 2017 49 0
Схожі пости
Фільтр
Знайдено 5 
Підтвердіть
Для того, щоб додати товар у список бажань, вам потрібно