+38 (044) 599-10-11 +38 (097) 559-01-01 +38 (095) 559-01-01
Пн–Пт: 09:00–17:00,
Заказ товаров:
По телефону ежедневно
с 9:00 до 19:00
На сайте круглосуточно
Популярные посты
Инфракрасный градусник - скоростной пирометр для измерения температуры тела
Градусник инфракрасный для взрослых и особенно детей, сокращает время на измерение температуры тела в десятки раз при точности, соизмеримой с ртутным ...
05 Января 2016 3361
Как измерить кислотность почвы - ph земли
О том как измерить кислотность почвы, о водородном показателе пш, о преимуществах и недостатках методов определения PH земли, читайте в нашей статье...
29 Февраля 2016 3345
Какой термометр бесконтактный выбрать для Ваших нужд
Температурный показатель – один из тех параметров, которые встречаются практически на каждом производстве. Это могут быть пищевая и легкая промы...
24 Декабря 2015 3295

Влагомеры зерна – измеряют влажность не отходя от поля

Влагомеры зерна – переносные, мобильные и точные для оперативного определения влажности зерновых и бобовых культур не заменяют, а органично дополняют воздушно-тепловой метод измерения содержания влаги в соответствии с ГОСТ 13586.5-2015, для чего традиционно используется сушильный лабораторный шкаф, и весы с точностью до 0.01 г.

При помещении размолотой пробы зерна в сушильный шкаф и нагреве до температуры выше 100 градусов, происходит процесс обезвоживания.
Два взвешивания – до и после сушки и дают искомую разницу в виде содержания влаги в исходном образце.

Метод апробирован в течение десятилетий, официально признается сторонами при заключении контрактов на поставку и хранение зерна, если бы не три Д:

  • “Долго”;
  • “Дорого”;
  • “Далеко”.

Анализ влажности термогравиметрическим методом длится не меньше часа.
Один анализ. А если нужно выполнить 5,10,20 исследований, поскольку в "горячую пору" сбора урожая, десятки тонн зерна поступают  автомобильными транспортом и из каждой партии необходимо отобрать репрезентативные пробы щупом для зерна или автоматическим пробоотборником в соответствии с ГОСТ 13586.3-83.

Десять анализов – 10 часов. При 8-ми часовом рабочем дне. Долго.

Конечно можно увеличить штат персонала, закупить несколько комплектов лабораторного оборудования и измерительных приборов, но тогда мы приходим к второму Д – "дорого".

Термошкаф для зерна
Мы отметили, что необходим сушильный лабораторный шкаф и весы, на самом деле это только основные лабораторные приборы.
Кроме этого необходим еще эксикатор для обезвоживания, термометр, секундомер, лабораторная посуда и принадлежности.

И все это “хозяйство” необходимо расположить на лабораторных столах, для чего в свою очередь нужно помещение солидной площади.
Лаборантам надо платить зарплату.
А прожорливые сушильные шкафы с мощными ТЭНами потребляют немерянное количество электричества.

Чем интенсивней эксплуатация, чем больше вероятность выхода оборудования из строя. А для ремонта необходимо отправлять устройства в сервисный центр, а он может быть расположен в сотнях километров.
А простой лаборатории недопустим.

Теперь по поводу “Далеко”.

Современный аграрный бизнес устойчиво характеризуется трендом к укрупнению и концентрации активов в руках одних собственников.

То и дело в СМИ проскальзывает информация – такой-то финансово-промышленной группой куплен элеватор или взяты в аренду несколько тысяч гектаров посевных площадей.

А площади и зернохранилища могут располагаться в разных концах страны.

Оборудовать новые лаборатории ? А это опять накладные расходы, ложащиеся на себестоимость.

Да и не поставишь лабораторию около каждого поля.

А для каждого анализа везти пробы зерна для лабораторного анализа влажности на десятки километров (в лучшем случае) по меньшей мере не разумно.

Что делать ? Есть другие варианты ?

Влагомеры зерна – продуманная альтернатива

Есть, если акцентировать внимание на двух тезисах.

  1. Баланс погрешности при определении влажности зерна и затраченного времени.
  2. Оперативность при принятии агрономических решений.

Разберем каждый пункт по порядку.

Зерновые культуры – пшеница, ячмень, рожь должны сберегаться при диапазоне влажности 14-15 %. Значит допустимое отклонение влажности составляет 1 %. Запомним эту цифру.
ГОСТ 13586.5-2015 регламентирует, что абсолютная погрешность воздушно-теплового метода для зерновых культур не должна превышать 0,5 %.

Диэлькометрические и резистивные влагомеры зерна обеспечивают измерение влажности с погрешностью в пределах 0,25-0,5 %.

А теперь еще раз вспомним, что время лабораторного исследования влажности зерна воздушно-тепловым методом составляет около 1 часа, а влагомер зерна проводит измерение за время не превышающее 1 минуты.

Итак, переносной измеритель влажности зерна, имеет точность в диапазоне, достаточную для достоверного контроля, но проводит анализ влажности в 60 раз быстрее.

"+" в пользу влагомеров зерна.
Скорость это хорошо, но как быть с достоверностью ?

Термогравиметрический метод интуитивно – понятный. Сколько влаги испарилось из зерна при сушке, это и есть содержание влажности и точность стандартного метода определяется исключительно строгим следованием рекомендациям, прописанным в ГОСТ, и соответствием лабораторного оборудования паспортным данным: для весов – погрешность взвешивания, для сушильного шкафа – точность установки и поддержания температуры в сушильной камере.

А вот если влагомер для зерна показывает 13%. Так ли это ? Может быть на самом деле влажность составляет 12 или 15 %.
Разделим ответ на вопрос на 2 части.

Калибровка влагомера зерна на заводе

Каким образом влагомер весом в среднем в 2 кг, без сушильного шкафа и весов, почти мгновенно определяет содержание влаги ?

“Секрет” в применении непрямых методов анализа влажности.

Наиболее распространенные непрямые методы:

  • измерение электропроводности зерна (кондуктометрический);
  • измерение емкости зерна (диэлькометрический).

Измерительные приборы (в прошлом стрелочные, сейчас - цифровые) для точного измерения емкости и сопротивления разработаны еще десятки лет назад.

Но одних приборов мало. Необходимо поставить в соответствие значению емкости (сопротивления) показатель влажности.

И вот здесь как раз и необходим прямой – термо-гравиметрический метод, с помощью которого и производится заводская калибровка влагомера.

Приведем упрощенный алгоритм калибровки кондуктометрического (резистивного) влагомера. Для диэлькометрического измерителя влажности, последовательность аналогичная.

  1. В наличии имеется 10 проб зерна с влажностью от 10 до 19 % с шагом 1 %. Точное определение влажности производится при помощи сушильного шкафа и весов.
  2. Каждый образец зерна засыпается в измерительную камеру влагомера.
  3. Измеряется сопротивление.
  4. Полученные данные (сопротивление и влажность) сводятся в таблицу.
  5. По сформированному двухмерному цифровому массиву строится график.

В результате получается приблизительно такая картина.

Калибровка влагомера зерна







Видно, как с ростом влажности уменьшается сопротивление пробы зерна.








Почему мы назвали алгоритм упрощенным ?


По трем основным причинам.

Математическая обработка результатов

Во-первых, что покажет измеритель влажности зерна, если в реальных условиях влажность образца будет например 12,5 % ? При нашем упрощенном подходе, ничего не покажет – влагомер зерна сопротивление измерит, но он просто “не знает” какое значение влажности поставить в соответствие – это промежуточная, не известная для него точка.

Это на графике мы для удобства восприятия соединили точки линиями.
На самом же деле пока у нас только массив точек.

Для полноценного обучения влагомера необходимо ответить на два вопроса.

  1. С каким шагом получать промежуточные значения ?
  2. Как получить эти промежуточные значения ?

Шаг измерения или разрешающая способность влагомера, да и в принципе практически каждого измерительного прибора – пирометра, термометра, люксметра и др., обычно указывается в руководстве по эксплуатации.
Вот например выдержка из паспорта на влагомер зерна Farmpro.

купить влагомер зерна

Пусть шаг измерения будет не 1 %, как у нас, а в 10 раз меньше – 0,1 %. Этого вполне достаточно для реальной практики.

Почему не 0,01 % ? Теоретически можно достичь и такого показателя. Но с одной стороны, для этого необходимо использование прецизионной (высокоточной) элементной базы, в результате чего на влагомер зерна цена вырастет допустим в 10 раз, и измерительный прибор просто никто не купит.

С другой стороны, даже точность воздушно-теплового метода находится в пределах десятых долей процента, а никак не сотых.
Поэтому смысла в сверх точности никакой нет.
Золотая середина – шаг в 0,1 %.
Теперь о том, как получить промежуточные значения.

Для этого используется такой математический инструмент как интерполяция, позволяющий вывести калибровочную зависимость или калибровочное уравнение.
Звучит сложно, на самом деле в итоге это простейшее линейное уравнение, которое изучают в школьной курсе математики с формулой Y = X×B, где X и Y – значения сопротивления и влажности, B – коэффициент “крутизны”, показывающий как быстро или медленно растет или падает график.

Теперь подсчитаем какое количество значений должен “знать” условный влагомер зерна, чтобы проводить измерения в нашей задаче в интервале 10-19% с шагом 0,1 %.
Получаем 9*10=90 значений сопротивлений и соответствующие им 90 значений влажности.
Получив цифровые показатели, их можно записать в энергонезависимую память (ПЗУ) влагомера зерна.
Теперь измерительный прибор "научен" нами измерять влажность в интервале 10-19% с шагом 0,1 %.

В большинстве случаев влагомеры зерна настраиваются на более широкий диапазон в пределах 5-30 %, но методика остается такой же.
Выше мы указали, что изложенный алгоритм упрощен по двум причинам. Первую из них мы раз разобрали. Теперь поговорим об особенностях физико-химических параметров одного и того же вида зерна, например пшеницы.

Тысячи измерений для усреднения

В какую страну, на какой континент попадает влагомер зерна после отгрузки заказчику ?
Может в Украину, может в Бразилию или Австралию.
Это только на первый взгляд кажется, что пшеница одинакова вне зависимости от региона произрастания.

Особенности формы, твердость, плотность, толщина плодовых оболочек, особенности внутренних элементов: эндосперма,  зародыша – все это оказывает серьезное влияние на результат определения влажности зерна, полученный непрямым методом.

Для сушильного шкафа указанные факторы безразличны – он извлечет влагу из любого материала.

Влагомер зерна в этом плане гораздо более чувствителен.
Поэтому при разработке калибровок исследуются тысячи образцов зерна.
Существует даже специальные институты семян с солидной базой образцов со всего мира. Дело даже не столько в сорте зерна, а в условиях произрастания – климате, структуре почвы, сроках внесения удобрений и т.д.

измеритель влажности зерна - настройка методом наименьших квадратов





Математическая обработка полученного массива информацию проводится средствами статистики, в частности методом наименьших квадратов, что позволяет вывести универсальную, усредненную зависимость.






Влагомер зерна со множеством калибровок

До сих пор мы вели речь только об одном виде зерновой культуры – пшенице. А кукуруза, рожь, ячмень, горох и еще как минимум 2 десятка наиболее популярных на зерновом рынке и коммерчески востребованных видов культур ?

Никто не решится купить влагомер зерна для анализа влажности всего одного вида зерновых.

Поэтому указанные выше процедуры калибровки выполняются для каждой культуры. Также устанавливаются зависимости и записываются в память.

Например, популярные на рынке измерительных приборов для зерновой промышленности влагомеры зерна Wile 55, Farmpro, Superpro запрограммированы на экспресс анализ содержания влаги в 16 культурах.

Главное - не забыть перед началом тестов выбрать необходимую калибровку.

Конечно на заводе индивидуально вручную калибруется не каждый влагомер зерна.

Полный цикл испытаний проводится на эталонном измерителе влажности, пока не будет достигнута заданная паспортная точность.
А все остальные влагомеры изготовляются как под копирку, с теми же записанными в ПЗУ характеристиками.

Тогда возникает вопрос. Может ли быть так, что два одинаковых влагомера зерна, выпущенные с интервалом в 1 час, покажут значение влажности для одной и той же пробы зерна с разницей допустим в 0,1% ?

Да может. Мир не идеален и измерительные приборы не исключение.

Всегда допустимы отклонения при изготовлении интегральных микросхем, дискретных электронных компонентов – транзисторов, конденсаторов, резисторов и т.д.

Вот если 1 влагомер зерна покажет 12 %, а другой 15 % на одном и том же образце, тогда однозначно заводской брак (погрешность превышает норму), но такие случаи чрезвычайно редки – влагомер с отклонением просто не пройдет заводской контроль и не поступит в продажу.

Влагомеры зерна – практические вопросы эксплуатации

В не зависимости от используемого метода – резистивный или диэлькометрический, возникает вопрос – какое количество зерна засыпать во влагомер ?

Проводя аналогию с сопротивлением электрического провода, известно, что чем длиннее проводник, чем сопротивление больше.

Значит если засыпать больше зерна, сопротивление будет больше ?

Так и есть, поэтому переносные влагомеры зерна снабжены измерительной камерой строго заданного объема.

Кроме того, используется специальная крышка, позволяющая свести до минимума влияние человеческого фактора на количество исследуемого материала.

При помещении образца зерна в камеру влагомера, завинчивающаяся крышка снабжена пружиной и индикатором.

влагомер зерна купить

С каждым поворотом увеличивается сжимающее усилие.

Таким образом, теоретически для нескольких последовательных проб из одной и той же партии зерна, количество зерен в камере будет одни и тем же. Практически конечно, если задаться целью и подсчитать количество зерен пшеницы, гороха или кукурузы, в одном случае может быть например 1020 зерен, в другом 1019, в третьем 1023.

В конце концов, зерна могут не так “лечь” или “стать” в измерительной камере, одно из зерен может быть повреждено. Но все это не так важно, поскольку все эти нюансы учтены в погрешности влагомера и радикально повлиять на точность измерения не способны.


Если речь идет об измерительной камере, важнее отметить другое.

Влагомеры зерна с размолом или без такого

А зачем размалывать зерно, если можно просто проанализировать сопротивление или емкость, пропустив ток через зерновую пробу ?
Ответов несколько.

  1. При размоле зерна внутренние влажные слои, извлекаются наружу, перемешиваются с плодовыми оболочками (отрубями) и получается вязкая кашица. А через влажный образец значительно проще пропустить ток.
  2. При измельчении стираются в прямом и переносном смысле грани между оболочкой и внутренними слоями, вместо отдельных зерен с хоть немного, но различающими показателями, получается однородная масса с идентичными физико-химическими характеристиками. Результат – из образца удается “выжать” дополнительные 0,25 % точности.

Именно так работает влагомер для зерна Farmpro от торговой марки Supertech.

влагомеры зерна





Встроенный измельчитель состоит из пары жерновов – в самом корпусе и на крышке.








купить влагомер для зерна

Качественный размол возможен только при увеличенной компрессии, когда каждое зернышко плотно прижато друг к другу, за что “отвечает” крышка с пружиной.


Практически все влагомеры зерна снабжены функцией температурной компенсации, поскольку вне зависимости от метода измерения – и емкость и сопротивление зависят от температуры и встроенный терморезистор пусть на несколько долей процента, но увеличит точность.

В каких случаев необходимо перепроверять показания влагомера зерна ?

Если из года в год, поля засеваются одним и тем же сортом зерна, контроль влажности воздушно-тепловым методом, можно провести один раз в сезон или если показания влагомера вызывают сомнения. Измерительный прибор не вечен – электроника тоже “стареет”. Можно проверять и чаще - раз в месяц или раз в неделю.
Могут со временем изнашиваться жернова – измельчители.

Что делать если истинное значение составляет 13 %, а влагомер показывает 14,5 % ?
Перепрограммировать измеритель влажности зерна на аппаратном уровне не выйдет.

Современные влагомеры зерна снабжены функцией корректировки или подстройки калибровок во всем диапазоне определения влажности зерновых культур.
В нашем примере, влагомер зерна завышает результат на 14,5%-13=1,5%.
Значит нужно записать в память корректировочный показатель 1,5 %.
С точки зрения графика, калибровочная кривая в данном случае “приподнимается” вверх на одно и тоже значение во всем диапазоне.

Калибровка влагомеров зерна





С точки зрения математики мы изменили формулу, добавив постоянный коэффициент А: Y = X×B+А.






Указанная операция называется смещение калибровочной кривой влагомера зерна.
Не исключено, что возникнет необходимость в создании полностью новой шкалы – например если принято управленческое решение засеять поля абсолютно новой культурой.
В таком случае влагомер зерна можно сказать заново проходит заводскую процедуру калибровки по данным сушильного шкафа с записью значений влажности в память.

Портативно-лабораторные влагомеры зерна

Это отдельная группа измерительных приборов, сочетающая в себе все преимущества переносных влагомеров и при это портативно-лабораторные измерители влажности обладают расширенным функционалом:

  • измерение температуры;
  • определение натуры зерна (массы в единице объема);
  • расчет веса образца зерна.

Портативно-лабораторные влагомеры зерна могут питаться как от сети 220 В, так и от батареек.

Автор - ЧП Бром

18 Июля 2017 165 0
Похожие посты
Фильтр
Найдено 5 
Подтвердите
Для того, что бы добавить товар в список желаний, Вам нужно