За счет чего влагомер зерна обеспечивает точные измерения

Posted by   oratorslova Гончаров Сергей
20/06/2016

Уникальную возможность прямо в поле, без комплекта стационарных приборов и лабораторного оборудования, включая сушильный шкаф, весы, эксикатор, лабораторную посуду, провести экспресс анализ за считанные минуты дает возможности цифровой влагомер зерна.

Но всегда присутствуют нюансы, влияющие на точность замеров, особенности перемещения влаги в зерновке, рассмотрим на примере одной из популярных моделей.


“Умный” высокотехнологичный влагомер зерна Farmpro от датского производителя Supertech, способный исследовать влажность пшеницы, а также серьезная причина купить эту модель это еще почти 2-х десятков зерновых культур, с которыми он легко "справляется".

Интересно, что измерительные приборы этой линейки имеют конструктивную особенность – встроенные жернова, что позволяет проводить измельчение.

В некоторой степени это аналог лабораторной мельницы, когда проводится подготовка гомогенизированного образца для определения влажности термогравиметрическим методом.

В этом же и секрет впечатляюще низкой погрешности 0.25%.

Какие задачи должны решать влагомеры зерна

  1. Воспроизводимость результатов. От пользователя требуется только строгое выполнение процедур, прописанных в руководстве по эксплуатации. Влияние человеческого фактора должно быть сведено к минимуму.
  2. Точность замеров, достаточная для принятия организационных решений решений. Определение влажности зерна в поле, вдалеке от лаборатории, должно вызывать доверие к значению, отображаемому на дисплее. Цена ошибок может исчисляться финансовыми потерями со многими нулями.
  3. Влажность пшеницы должна быть исследована без просушивания, просеивания и пробоподготовки.
  4. Скорость анализа.
  5. Должен переноситься (перевозиться) одним человеком.

Для технической реализации столь непростого и в чем-то противоречивого набора исходных данных было принято важное решение – обеспечить гомогенизацию образца или по-другому однородность анализируемого материала для выравнивания, точнее сказать, усреднения физико-химических свойств.



Гомогенизация не составляет проблемы в стационарных условиях, в которых измельчение зерна выполнит мельница ножевая лабораторная, снабженная  резаками разной формы и режимами работы для обеспечения необходимого фракционного состава.
 

Но как осуществить размол прямо в бескрайнем поле ?

С задачей успешно справится измеритель влажности зерна – своеобразная портативная мини-лаборатория.

Это и лабораторная посуда и измерительный прибор и калькулятор для подсчета среднего значения и даже измельчитель. И питается влагомер для зерна всего лишь от одной батарейки. Измельчение зерна в полевых условиях выполняет пара жерновов.

Когда производились разработки, конструкторам необходимо было найти ответы на ряд взаимосвязанных, а зачастую противоречивых вопросов.

1 Обеспечить мобильный анализ возможно только при наличии батарейного питания - ближайшая розетка может находиться с нескольких километрах
2 Размеры и вес должны удовлетворять условиям: удержание в одной руке, размещение в ящике, сумке для инструментов и перемещение на дальние расстояния
3 Объем пробы должен быть минимальным и при этом репрезентативным, то есть отображать влажность зерна пшеницы для всей выбранной посевной площади, учитывая, что в выборке могут встречаться поврежденные, слишком сухие или влажные образцы

 

Учитывая вышеизложенное, необходимо определить - какого размера должна быть измерительная камера ?

Во–первых, измеритель влажности зерна должен обладать встроенной батареей с энергией, достаточной для проведения большого количества исследований.

Во-вторых, чем больше объем, тем должно быть выше напряжение источника питания, чтобы пропустить достаточный ток через образец, “пробить” спрессованный слой.

В свою очередь требование портативности налагает ограничения на размер батарейки и в целом на габариты.

В результате удалось спроектировать инструмент весом менее 2 кг, длиной чуть более 20см, питающийся от 9 Вольт.

Все “волшебство” происходит в размольной камере. Можно провести аналогию, когда влажность зерна пшеницы анализируется воздушно–тепловым методом (ГОСТ 13586.5).

После измельчения, крайне важно избежать потери влаги при помещении бюкс с размолотыми образцами зерна пшеницы в сушильную печь.
 

 

Прибор для оперативного измерения влажности зерновых в этом плане выглядит предпочтительней. Все операции производятся в закрытом пространстве. Исследования проводятся без потери влаги – ей просто некуда деться.

Для чего нужна корректировка калибровок

Определение влажности подразумевает безусловное принятие во внимание ряда возникающих факторов, влияющих на достоверность.

Вот лишь три примера:

  • в зависимости от сорта, клетки алейронового слоя имеют разную толщину и сильно различаются по диаметру;
  • оболочка мягкой пшеницы более тонкая;
  • часть полей может быть отдано под новые культурами, выведенными в результате селекции.

Заводские калибровки всех влагомеров рассчитаны на определение влажности зерна, произрастающего в так называемых нормальных условиях. Выведенные статистические зависимости, реализованные на аппаратно-программном уровне по максимуму охватывают все вероятные воздействия, но могут быть исключения.

Как каждый хозяин автомобиля, желает улучшить его характеристики путем тюнинга, вкладывая немалые средства, так и измерители влажности нуждаются в дополнительной подстройке, если органолептические характеристики зерен отличаются от стандартных - например когда проведено сортообновление.

Для корректировки калибровок, производится настройка по эталонным данным, полученным воздушно-тепловым способом, принимаемым за базовый показатель. И тогда можно откорректировать заводские калибровки, “дать подсказку”, ввести числовую поправку и во всем диапазоне измерения к результату будет добавляться постоянная величина, например 1 %.

Особенности эксплуатации и обслуживания влагомеров зерна

Как и любое оборудование - лабораторное или переносное с движущимися элементами, переносной прибор нуждается в соблюдении несложных, но обязательных правил.

  1. В жернова не должны попадать посторонние, особенно твердые предметы, включая камешки, песок, землю и тем более изделия из металла и пластика. Учитывая, что в полевых условиях нет возможности провести все стадии пробоподготовки, включая просеивание на лабораторных ситах, обязанность визуальной проверки лежит на пользователе.
  2. Внешний осмотр подразумевает отсутствие в образцах поврежденных зерновок, а также мусора, соломы и насекомых.
  3. Определение влажности следует проводить на участке поля, в отдалении от дороги, мест, где постоянно скапливается влага – например, рядом с тенистыми местами или лесом.
  4. Измеритель влажности зерна снабжен функцией температурной компенсации. Автоматически учитываются поправки при отклонении температуры в любую сторону. Здесь следует уточнить - речь идет о том, что измерительная камера и образцы должны иметь одинаковую температуру. Если сам влагомер зерна находился в прохладном месте, а колоски в поле – под палящим солнцем, необходимо подождать, когда прибор достигнет температуры, равной с зерновой пробой.

АНАЛИЗАТОР GRAINSENSE

Недавнее