Влажность является одним из главных физических свойств древесины. Изменение влажности ниже предела гигроскопичности (26 – 30 %) приводит к изменению геометрических размеров и формы пиломатериалов, увеличиваются механические свойства древесины, и при этом улучшаются технологические и эксплуатационные характеристики.

– гигроскопичный материал и при изменении параметров среды (температуры и относительной влажности воздуха), может изменять свою влажность, например усыхать, что приводит к изменению размеров и даже формы детали из древесины. А если эта деталь является элементом готового , то может произойти разрушение элемента и изделия в целом. Поэтому целью сушки является высушивание древесины до равномерного состояния с будущими условиями эксплуатации.

Таким образом, требование к формо- и размероустойчивости изделий из древесины является основой назначения конечной влажности высушиваемых пиломатериалов.

В связи с этим, вопросы точности измерения влажности носят нетривиальный характер и проблем здесь больше, чем кажется на первый взгляд.

Влажность древесины может определяться тремя методами:

• Рабочий метод
• Контрольный метод
• Ускоренный сушильно-весовой

Первый из перечисленных методов проводится с использованием электровлагомеров. Два других метода представляют собой сушильно-весовой способ измерения влажности, однако, контрольный метод проводится при температуре 103±2 ºC.

Можно утверждать, что эталонным методом является контрольный способ измерения влажности. Сущность этого способа – определение массы влаги, удаляемой из древесины при высушивании ее до абсолютно сухого состояния. Влажность при этом определяется по формуле:

W = (Мн – Мо) / Мо * 100 (1)

Где Мн – начальная масса

Мо – масса в абсолютно сухом состоянии.

Так как масса влаги – это разность между начальной массой и массой в абсолютно сухом состоянии, то предыдущая формула может иметь следующий вид:

W = Мвл / Мо * 100 (2)

Где Мвл – масса влаги.

К достоинствам данного метода относится точность, которая будет зависеть лишь от точности измерения массы, к недостаткам – длительность получения результата, необходимость нарушения целостности сортимента (вырез секции влажности) и др.

Использование же влагомеров , основанных на измерении влажности в зависимости от электрических свойств, дает возможность быстро, не разрушая древесину, определить ее влажность.

Однако, вопросы точности измерений часто являются предметом споров и непонимания спорящих. Попробуем разобраться, от чего же зависит точность измерения влажности с помощью электровлагомеров.

Различают два вида влагомеров : игольчатые , основанные на измерении электрического сопротивления и так называемые емкостные влагомеры (иногда их называют бесконтактными), основанные на зависимости диэлектрической проницаемости от влажности. С помощью этого метода созданы влагомеры с датчиками, не требующими внедрения игл в древесину. Следовательно, после измерений не остается даже следа на поверхности древесины, что, с одной стороны, выгодно отличает их от игольчатых влагомеров.

Итак, не вдаваясь в особенности и сложности измерения тех или иных электрических величин, рассмотрим, как же влияют характеристики самой древесины на точность определения влажности древесины.

Обратимся еще раз к формуле (2) и запишем ее в ином виде – для секции влажности, имеющей объем 1, т. е., например, 1 см³ и 1 дм³, тогда массу в абсолютно сухом состоянии можно записать в следующем виде:

Мо = Vо * Ро (3)

Где Vо = 1,0, или,

И формула (2) примет вид:

W = Мвл / Ро * 100 (5)

Таким образом, любой влагомер косвенно определяет числитель формулы, т. е. Мвл, далее вводится коррекция на плотность (через устанавливаемую поправку на , а в некоторых приборах через значение плотности), и на дисплее высвечивается значение влажности в процентах и даже с десятыми долями.

Следовательно, значение плотности древесины имеет решающее значение при определении влажности.

Элементарный анализ формулы (5) показывает, что более плотная древесина содержит в измеряемом объеме и большее количество влаги при одинаковой влажности с менее плотной древесиной. Например, при влажности 10%, у древесины с плотностью 400 единиц будет 40 единиц влаги. При той же влажности, но для древесины с плотностью 500 единиц, влаги содержится примерно 50 единиц. Поэтому, измеряя на одной и той же поправке, например, соответствующей плотности 400 кг / м³, для первого измерения показания будут примерно равны 10%, а для второго – 12,5%.

Следует отметить, что плотность древесины даже в пределах одной породы, например сосны, сильно колеблется, даже в пределах одного района произрастания и даже в пределах одного дерева и одной доски. Об этом необходимо помнить, когда мы измеряем влажность электровлагомерами.

Как же правильно подобрать поправку влагомера? Для этого можно использовать два способа:

• Определить в лабораторных условиях среднюю плотность древесины в абсолютно сухом состоянии, для района произрастания. По полученному значению плотности найти в паспорте влагомера соответствующую поправку. В некоторых типах влагомеров непосредственно устанавливается плотность.
• Произвести имеющимся влагомером измерения влажности в одних и тех же точках (зонах досок), но на разных поправках. Далее определить влажность весовым способом. После сравнения показаний электровлагомера и результатов контрольного метода подобрать поправку, которая даст наименьшую погрешность.

Таким образом, на , занимающихся деревообработкой, в обязательном порядке должна быть лаборатория, оснащенная как минимум сушильным шкафом с терморегулятором и весами для измерения масс до 250 – 500 г с погрешностью измерения ± 0,1 г.

Итак, нашли поправку по плотности соответствующую району произрастания. В этом случае мы можем избежать систематической ошибки, т. е., в среднем, занижения или завышения влажности. Вместе с тем, проводя достаточно большое количество измерений на одной доске и выбирая случайно несколько досок, мы можем с некоторой долей вероятности судить лишь о среднем значении влажности в партии. Будет наблюдаться разброс данных от средней величины, т. е. экстремальные значения с очень низкой и очень высокой влажностью. Это часто не значит, что доски сильно недосушены или пересушены. Необходимо обратить внимание на особенности строения данных участков досок или досок в целом, т. е. на плотность, смолистость и т. п., что влияет на показания влагомеров.

Таким образом, только набирая опыт определения влажности и изучая особенности структуры , можно правильно оценивать показания влагомеров.

Сравнивать между собой точность показаний влагомеров можно, если достигнуты сопоставимые условия:

• Одинаковая поправка по плотности, а не просто по породе
• Одинаковая площадь и глубина сканирования (для емкостных влагомеров)
• Одинаковая глубина для игольчатых влагомеров
• Одинаковые условия окружающей среды
• Одни и те же участки измерения
• Один и тот же метод измерения (кондуктометрический – игольчатый или емкостной).

И еще один момент, нельзя сравнивать показания игольчатых влагомеров с емкостными.

Относительно области применения емкостных и игольчатых влагомеров можно сказать, что те и другие имеют право на существование. В определенных случаях только один тип влагомера может применяться эффективно. Например, при определении перепада влажности по толщине пиломатериалов хорошие результаты дает игольчатый влагомер, при этом иглы должны быть длиной не менее 30 – 40 мм и измерять лишь кончиками (5 мм), остальная часть игл должна быть заизолирована.

При определении перепада влажности обработанных заготовок или элементов готовых изделий – только емкостной влагомер.

Сравнивая эффективность обычных игольчатых влагомеров (без изолированных игл) с емкостными, используемыми для определения средней влажности досок и заготовок, предпочтение все же следует отдать емкостным, как более универсальным, измеряющим большие объемы древесины легко и быстро.

Относительно цены влагомеров . При выборе того или иного влагомера необходимо учитывать следующие факторы:

• Количество поправок (чем больше поправок, т. е. шире диапазон, тем точнее можно определить влажность, тем дороже влагомер)
• Чем больше площадь и глубина сканирования для емкостных влагомеров, тем дороже влагомер.
• Чем глубже сканирование игольчатым влагомером, тем дороже влагомер.
• Наличие копровых механизмов забивания плюс наличие изолированных длинных игл, тем более с направляющими аппаратами для длинных игл (против частой поломки) делает дороже прибор.

В заключении отметим, что проблема влагометрии более емкая, в данной статье затронуты лишь «верхушки айсберга».

Информация о влажности древесины очень важна для правильного построения технологических процессов деревообработки. Слишком высокая влажность древесных материалов чревата опасностью биологического поражения древесины, а также последующей усушки деревянных деталей и их коробления при эксплуатации в условиях повышенных температур и низкой влажности воздуха. Слишком сухая древесина становится довольно хрупкой, трудно деформируется и гнется, плохо поддается обработке резанием.

Контроль процесса сушки пиломатериалов неразрывно связан с необходимостью текущего контроля влажности древесины. Существуют разные методы измерения содержания влаги в древесине и древесных материалах: весовой, кондуктометрический, индукционный, микроволновый, инфракрасный.

Весовой метод является самым точным из перечисленных. Он предназначен для оценки влажности древесины в лабораторных условиях и требует пять-восемь часов для получения результата. От тестируемого материала (доски) на расстоянии 300-500 мм от торца отпиливают пробу толщиной 10-12 мм (вдоль волокон древесины), которую тщательно очищают от заусенцев и тут же взвешивают на лабораторных весах с точностью до 0,001 г. Затем пробу помещают в электрический сушильный шкаф и сушат при температуре 100-105°С. В процессе сушки пробу периодически вынимают из сушильного шкафа и взвешивают. Первое взвешивание выполняют через пять часов после закладки пробы в шкаф, остальные - через каждые один-два часа. Древесина достигает абсолютно сухого состояния, когда масса пробы перестает изменяться. Разница в массе влажного и сухого образца (пробы), отнесенная к массе абсолютно сухого образца, показывает влажность древесины в момент первого взвешивания.

Ускоренный сушильно-весовой метод предусматривает сушку образцов при температуре 120±2°С в сушильных шкафах с принудительной циркуляцией. Продолжительность сушки в этом случае составляет 2-2,5 ч. Конечную массу образцов определяют после их охлаждения в комнатных условиях в течение 2-5 мин.

Известен также экспресс-метод определения влажности древесины весовым способом. С пиломатериала или заготовки острой стамеской снимают тонкую стружку, которую тотчас же взвешивают с высокой точностью и помещают в сушильный шкаф. После полного высушивания стружки в течение нескольких минут ее охлаждают и снова взвешивают. При высокой точности взвешивания достигается высокая точность определения влажности. В одном агрегате размещаются точные аналитические весы, нагреватель и вентилятор, а также электронный узел для фиксации результатов измерений и расчета влажности. Для получения максимально объективного результата пробу следует сначала расколоть, а потом снять стружку с поверхности внутренней части образца.

Некоторую информацию о влажности древесины можно получить без использования приборов, изучая тонкую стружку, снятую острой стамеской. У древесины высокой влажности стружка при сминании легко деформируется. Сухая же стружка будет крошиться и ломаться. Слишком влажная древесина режется очень легко, а на образце можно заметить влажный след от пореза стамеской.

Остальные методы измерения влажности древесины предполагают использование специальных приборов - влагомеров. Наиболее распространены влагомеры, измеряющие электрическое сопротивление между иголками, внедряемыми в древесину (кондуктометрический способ). Ток, проходящий через тестируемую древесину, усиливается и затем измеряется микроамперметром, шкала которого отградуирована в процентах влажности древесины. Сопротивление зависит от влажности древесины, а также от плотности и температуры материала. Электровлагомеры довольно надежно определяют влажность древесины в диапазоне от 7 до 30%, а вот результаты измерений влажности выше 30% страдают большой погрешностью.

Электровлагомер может быть использован для дистанционного измерения влажности древесины, находящейся в сушильной камере. Для достоверного суждения о влажности целой доски необходимо выполнить замеры в большом числе точек по длине и ширине доски и взять среднее полученных значений. Контрольные образцы с заглубленными в них иглами датчика укладываются внутрь штабеля, а измерительный прибор находится вне камеры. При таких замерах обязательно делают поправку на фактическую температуру древесины. Однако опыт показывает, что дистанционный метод замера не дает точных результатов, в частности, из-за того, что иглы датчика доставляют лишнее тепло к древесине в местах заглубления. Из-за подсушки древесины в этих местах контакт между датчиком и материалом нарушается, и показания прибора искажаются.

Погрешность измерений современными электровлагомерами, которые оснащены шкалами для тестирования разных пород древесины: бука, ели, клена, лиственницы, дуба, сосны и др., - составляет 1-2% абс. в диапазоне от 0 до 30%.

В качестве примечания: абсолютная погрешность определяется в самих измеряемых величинах, а относительная - в долях измеряемой величины. Например, при абсолютной погрешности ±2% для влажности 18% можно считать, что реальная влажность 16-20%. При этих условиях относительная погрешность составит 2 х 100/18 = 11,1%.

Индукционный (диэлькометрический) способ измерения основан на использовании электромагнитных волн и определении диэлектрической проницаемости древесины, которая зависит от содержания в ней влаги. Диэлектрической проницаемостью какого-либо материала называется величина, показывающая, во сколько раз увеличивается емкость конденсатора, если воздушную прослойку между пластинами заменить такой же толщины прокладкой из этого материала. Показатель диэлектрической проницаемости зависит от частоты тока и влажности древесины. С увеличением влажности древесины диэлектрическая проницаемость вдоль волокон увеличивается, что особенно заметно при частоте тока до 100 Гц.

Напряжение от датчика индуктивного типа, который представляет собой плоский излучательный контур, установленный внутри корпуса влагомера под цифровым табло, подается на цифровой вольтметр, расположенный на передней плате прибора.

Бесконтактные индукционные влагомеры малочувствительны к температуре древесины, что позволяет работать без таблиц температурной коррекции. Подобные влагомеры работают в диапазоне 5-45% влажности древесины с точностью до 1-1,5% абс. и учитывают плотность измеряемой древесины. Большим достоинством индукционного способа является то, что длительность измерения не превышает 5 с. При выходе результата измерения за верхнюю границу требуемого диапазона влажности прибор подает звуковой сигнал.

Индукционные влагомеры, принцип измерения которых основан на взаимосвязи диэлектрических свойств влажного материала с количеством содержащейся в нем влаги, выпускают многие фирмы, в т. ч. российские «Интерприбор» и MetronX.

Рис. 1. Экспресс-измеритель теплопроводности и
влажности строительных материалов ИВТП-12

В отечественной практике широко использовался портативный цифровой измеритель влажности ВСКМ-12У, предназначенный для оценки влажности разных строительных материалов, в т. ч. древесины. Теперь ему на смену выпускается экспресс-измеритель теплопроводности и влажности строительных материалов ИВТП-12 (рис. 1). В основу действия прибора положены корреляционные связи между диэлектрическими и физическими свойствами капиллярно-пористых тел.

Диапазон измерения влажности этим прибором - от 0,3 до 60% с погрешностью 1,5-2,5% абс. Глубина зоны контроля - не менее 50 мм, длительность одного измерения - не более 10 с.

Помимо задачи оперативного определения влажности пиломатериалов и заготовок (т. е. массивной древесины), в деревообработке не менее актуальна задача определения влажности измельченной древесины и древесных плит. Для текущего и выходного контроля продукции в плитном производстве применяются специальные электровлагомеры. Прибор ДИ-2М комплектуется двумя датчиками - для определения влажности стружки и плит, а также электронным измерительным блоком с автономным питанием. Датчик для измерения влажности измельченной древесины представляет собой разъемный стакан, в котором между двумя дисковыми электродами с помощью пресса уплотняется навеска материала. С помощью этих электродов измеряется электрическое сопротивление уплотненного материала - стружки или волокна. Датчиком для измерения влажности древесно-стружечных плит служит зонд с четырьмя иглами, укрепленный на ручке. Электровлагомер позволяет измерять влажность стружки в диапазоне от 5 до 25%, а влажность древесно-стружечных плит в диапазоне от 6 до 22%. Погрешность измерения ±1-2% абс.

Принцип действия сверхвысокочастотных (СВЧ) влагомеров для сыпучих материалов основан на значительном (в десятки раз) различии электрических свойств воды и сухого материала. Концентрацию влаги определяют по ослаблению СВЧ-излучения, проходящего через слой анализируемого материала. В таких влагомерах лента материала проходит между передающей и приемной антеннами. Передающая антенна соединена с СВЧ-генератором, приемная - с измерительным устройством. Чем выше влажность анализируемого материала, тем слабее сигнал, попадающий в измерительное устройство. СВЧ-влагомеры позволяют измерять влажность в широком диапазоне (0-100%) с высокой точностью. На рис. 2 представлена схема влагомера M-Sens 2 (производитель - SWR Engineering, Германия).

Метод измерения влажности, применяемый в M-Sens 2, основан на принципе поглощения микроволнового излучения материалом. Чем выше влажность материала, тем больше энергии микроволн поглощается им и превращается в тепло и тем меньше возвращается на сенсор датчика измерения влажности. Отраженные высокочастотные волны преобразуются и подвергаются цифровой обработке, что обеспечивает высокую разрешающую способность измерителя влажности. Структура материала и равномерность увлажнения оказывают влияние на результаты измерения, поэтому показатель измеренной влажности приводится к среднему значению через объемную плотность контролируемого материала. Для этого проводится предварительная калибровка прибора, в ходе которой в датчик вводятся опорные данные влажности сырья. Случайные изменения влажности, вызванные неоднородностью материала и его насыпной плотностью, отсеиваются программными инструментами. Датчик влажности сыпучих материалов снабжен функцией автоматической компенсации изменения температуры окружающей среды.

Для измерения влажности сыпучего материала прямо на конвейерной ленте разработаны влагомеры проходного типа, например влагомер Moistscan MA-500 (рис. 3).

Принцип его действия основан на измерении фазового сдвига и ослабления сигналов микроволн, проходящих через материал и конвейерную ленту. Качество измерения не зависит от размеров кусков материала и скорости движения конвейерной ленты. Влагомер автоматически компенсирует влияние изменения скорости подачи продукта при использовании измерителя веса ленты либо интегрального монитора толщины слоя материала. Толщина слоя исследуемого материала может колебаться от 20 до 500 мм, измеряемый диапазон содержания влаги - 0-90%, основная погрешность 0,1-0,5%.

Немецкая компания GreCon выпускает прибор Moisture Analyser MWF 3000 LD, работа которого основана на принципе измерения микроволнового резонанса. Для измерений используются свойства дипольного характера молекул воды. Электромагнитное поле генерируется посредством планарного сенсора и обеспечивает проникновение микроволн в материал на глубину от 30 до 100 мм (в зависимости от типа сенсора). Изменения в резонансном поле регистрируются сенсором и передаются на процессор. Резонансная частота микроволнового поля изменяется в зависимости от содержания влаги в материале (увеличивается ширина резонансной кривой). Измерение параметров поля позволяет отдельно оценивать влажность и плотность материала. Облучение не вызывает нагрева или каких-либо химических реакций в древесине. Измерения эффективны независимо от плотности, структуры поверхности и цвета материала. Благодаря большой глубине проникновения сигнала можно регистрировать как связанную, так и свободную влагу в древесине. При использовании прибора для тестирования разных материалов следует предварительно установить калибровочные кривые. Прибор применяется в производстве древесных плит на участках сушки стружки или волокна, на участке смешивания компонентов и формирования ковра, при контроле качества готовой продукции. Точность измерения ±2%.

1 - образец, 2 - датчик, 3 - фокусирующее зеркало,
4 - вращающееся колесо фильтров, 5 - источник ИК-излучения

Еще один принцип измерения влажности разных материалов реализован в инфракрасном влагомере Spectra Quad (рис. 4). Бесконтактная измерительная система, работающая в режиме online, оборудована оптическим устройством сбора измеряемых параметров. Рабочим инструментом является ИК-излучение, абсорбируемое влажным материалом: чем суше материал, тем больше инфракрасных лучей он отразит.

Интенсивность поглощения излучения определенной длины волны пропорциональна содержанию влаги в материале. Кварцево-галогенный источник испускает свет в определенном диапазоне длин волн. Свет от источника проходит через вращающиеся фильтры. Оптические ИК-фильтры разделяют световой поток на измерительные и опорные лучи, которые поглощаются и не поглощаются анализируемым компонентом. Отраженная энергия лучей преобразуется в электрические сигналы, соотношение уровня которых пропорционально величине контролируемого параметра. Дополнительные оптические каналы (внутренние лучи) компенсируют любую нестабильность оптических и электронных компонентов. Свет, прошедший через фильтр, направляется на образец и частично поглощается и частично отражается. Отраженный свет собирается и фокусируется на датчик, сигнал с которого пропорционален содержанию влаги в материале.

Перед использованием дерево должно быть высушено. Для измерения влажности снаружи и внутри заготовки используют влагомер. Большинство моделей гигрометров определяют уровень влаги в бревне или срубе с высокой точностью. Это осуществляется на лесоперерабатывающих предприятиях и в цехах по изготовлению пиломатериалов.

Принцип действия устройства

До появления электронных влагомеров уровень влажности определяли по ГОСТу. Это длительный и трудоемкий процесс, которых давал точные показатели только при строгом соблюдении алгоритмов исследования. Недостаток метода – сложности для получения значения.

Влагомеры предназначены для почти мгновенного определения влажности материала . Принцип работы приборов основан на измерении удельного электрического сопротивления дерева. Этот параметр меняется в зависимости от количества воды в структуре материала, на что и реагирует устройство. Измерители рассчитывают степень влажности с погрешностью от 0,5 до 4% по нескольким параметрам:

Локальные замеры. В одном стволе на разных участках уровень насыщения влагой отличается. Чтобы снизить неточность, замеры осуществляют в нескольких местах заготовки.

Разная плотность у пород. Хвойные и лиственные деревья имеют разные характеристики. Например, по плотности. Учесть эту особенность могут многие влагомеры, в программное обеспечение которых включена функция идентификации породы.

Безусловное преимущество применения прибора для измерения влажности перед методом ГОСТ – сохранение целостности изделия.

Основные виды

Принцип работы влагомера – анализ удельного сопротивления материала на прохождение тока, но точность зависит от характеристик прибора. Устройство нужно выбирать, опираясь на цель его использования и масштаб производства.

Кондуктометрический игольчатый влагомер

Прибор для определения влажности контактным методом оборудован щупами, которые нужно вводить в древесину. В ее теле устройство создает электрический импульс между электродами и определяет размер сопротивления среды. Значение высвечивается на экране.

Достоинства приборов:

• низкая цена;
• высокая достоверность результата при правильном введении игл в массу;
• простота в использовании.

Недостатки:

• приходится повреждать материал, а это нежелательно при измерении твердых и дорогих пород, готовых изделий;
• электровлагомер неспособен достоверно измерять влажность ниже 4%. Этот недостаток несущественный, менее 5% – нормальный уровень содержания воды в готовом изделии.

Прибор редко приходит в негодность, для наладки иногда требуется заменить крону, что можно сделать самому.

Электровлагомер бесконтактного действия (диэлькометрический)

Влагомер имеет встроенный генератор радиочастот. Он сканирует стройматериалы на расстоянии без необходимости проникновения внутрь массы.

Достоинства прибора:

• электровлагомер может определить влажность с низкой погрешностью;
• подходит для анализа качества сырья и готовых деревянных изделий;
• во многих моделях включена функция памяти значений;
• не требует повреждения древесины.

Недостатки:

• высокая стоимость прибора;
• ремонт влагомера обойдется недешево, требуется специалист.

Как пользоваться влагомером: включите прибор, приложите контактную поверхность к материалу или отведите на указанное в инструкции расстояние. У устройств рабочий орган может находиться на задней стороне прибора или как выносной измерительный цилиндр (см. фотографии бесконтактных устройств).

Обзор гигрометров

Психрометры для измерения количества влаги в древесине применяются при исследовании материала в лабораториях, в цехах деревообработки и при производстве изделий. Крупные компании, добросовестно относящиеся к своему делу, проводят контроль качества сырья на всех производственных этапах . Для этого используют приборы с определенными характеристиками от разных брендов.

Игольчатые измерители

• Электровлагомер ЭВ 2К (см. фото) по характеристикам соответствует требованиям ГОСТ 22261-76 и ГОСТ 24447-80. Это промышленный измеритель влажности, предназначенный для работы со всеми видами пиломатериалов из разных пород дерева. Кондуктометрическая модель старого образца работает контактным методом. Позволяет определять влажность при температуре воздуха +5–400 ˚C. Средняя цена прибора – 2000 р.

• Влагомер KWB 0121-00 – китайский кондуктометрический прибор современного образца. Он способен измерять и анализировать состояние дерева, бетона и некоторых других строительных материалов. Его недостаток – низкий уровень проникновения в материал, как следствие – высокая степень погрешности. Функция автоматического отключения при бездействии продлевает срок службы батареек. Средняя цена – 2000 р.

• Игольчатые древесные влагомеры Gann (Германия) применяются в цехах по сушке и хранению древесины. Разные модели проводят измерения на глубине от 5 до 40 мм в диапазоне от 5 до 50%. Выбор модели осуществляется, исходя из производственных потребностей предприятия. Цена от 120 до 440 евро.

Бесконтактные приборы

• Влагомер строительных материалов ВСМ-1 – универсальный инструмент для определения уровня водонасыщения в дереве, камне, бетоне в процессе строительства и при ремонтных работах. В прибор можно занести 25 градуированных зависимостей, что снизит величину погрешности результата. Устройство широко применяется в лабораторных исследованиях. Средняя цена прибора высокая – около 35 000 р.

• Бесконтактный влагомер hydrocondtroleasy – прибор отечественной сборки. Предназначен для быстрого измерения влажности в пиломатериалах по ГОСТ 16588. Устройство определяет количество влаги внутри крупных бревен и брусьев по всей длине. Работает с 7 группами пород дерева. При универсальности применения электровлагомер стоит сравнительно недорого – от 5800 р.

• Приборы merlin (Австрия) предназначены для измерения влаги в древесине разной толщины: в бревнах, досках, паркете, со строганой и необработанной поверхностью. Выбор модели следует осуществлять, исходя из толщины проверяемых изделий. Универсальным можно назвать измеритель merlin HM8-WS25: глубина исследуемой поверхности до 40 мм, спектр анализа от 4 до 99%. Удобный сенсорный экран и понятный интерфейс делают использование прибора доступным любому контролеру. Стоимость влагомера – 37 000 р.

• Прибор micro hydro control измеряет увлажнение неглубоких слоев, применяется на производстве мебели, отделочных материалов из древесины, паркета, дверей из массива. Устройство способно анализировать 23 вида древесины . Компактные размеры влагомера (см. фото) и невысокая цена (около 3000 р.) – главные его преимущества.

• Измеритель влажности дерева МГ4У – универсальный прибор для определения состояния сыпучих и твердых строительных материалов. Это влагомер для опилок, щебня и других сыпучих материалов, а также твердых изделий. Программное обеспечение соответствует нормам ГОСТ 21718 и ГОСТ 16588. Прибор внесен в Госреестр. Цена – около 43 000 р.

• Прибор МГ4Б оснащен 13 градуировочными зависимостями твердых материалов из камня разной плотности и 15 алгоритмами на древесину. По характеристикам схож с МГ4У, адаптирован для работы с твердыми материалами. Цена 32 000 р.

• Измерители бренда ADA ZFM предназначены для дерева твердых и мягких пород, гипсокартона, кирпичной кладки. Рабочая поверхность находится на задней стороне прибора. Диапазон измерения – 0–100% влажности, точность измерения ±4%. Стоимость изделия 2200 р.

Для удобства выбора

Чтобы легко подобрать влагомер, сведем представленные модели в таблицу с основными техническими показателями.

Показатель	Тип прибора	Диапазон измерения влажности, %	Глубина измерения, мм	Погрешность, ±%	Цена, руб.
	Игольчатый	(2 диапазона)
	Игольчатый
Gann(представлены общие значения)	Игольчатый	5…50 (в зависимости от модели)				Германия
	Диэлькометрический		Не менее 50
hydrocondtroleasy
microhydrocontrol

Влагомеры отличаются основными параметрами: точностью определения, наличием идентификации разных пород деревьев, глубиной пропускания измерительных импульсов. Именно на эти характеристики необходимо опираться при выборе прибора. Имеет значение и размер погрешности: для производства ответственных изделий необходимо получение точных и достоверных данных. С другой стороны, на производстве прибор пригодится и для измерения влажности ствола – сырья, и состояние готовой доски после сушки. Во всех случаях требуются разные характеристики влагомера.

Табличные данные могут отличаться от фактических, информация ознакомительная. Более точные характеристики предоставят продавцы.

Прямой - по методике , косвенный - при помощи электрических . Первый способ - точный, второй способ - быстрый.

Определение влажности древесины по ГОСТ 17231-78 (ГОСТ 16483.7-71)

Способ первый - прямой (стандартный, дедовской, проверенный временем)

На данный момент, на территории России действуют два стандарта, оба регламентирующие одну и ту же методику определения влажности древесины:

1. ГОСТ 17231-78 Лесоматериалы колотые и круглые.
   Методы определения влажности
   Скачать (cкачиваний: 1266)
2. ГОСТ 16483.7-71 Древесина.
   Методы определения влажности
   Скачать (cкачиваний: 938)

Аналоги данных стандартов легко отыщутся в метрологии любой постсоветской страны. Оба документа (ГОСТ 17231-78 и ГОСТ 16483.7-71) регламентируют порядок отбора образцов, методы испытаний и анализа для объективного определения влажности деревоматериалов, лесоматериалов и дров (всего того, откуда можно вырезать или отпилить образец для исследований). Методика определения влажности по ГОСТ 17231-78 и ГОСТ 16483.7-71 предельно проста и заключается в систематическом отборе и последующем высушивании образцов испытуемого материала. При этом, исследуемый образец находится в сушильном шкафу до полного своего высыхания. После чего, производится взвешивание и сравнение веса исследуемой древесины до, и после высушивания.

Прим. Согласно ГОСТ 17231-78 и ГОСТ 16483.7-71, сухим считается такой образец, масса которого не изменилась более чем на 1% после выдерживания в сушильном шкафу в течение 24-х часов при температуре 101...103°С

Плюсы и минусы

ГОСТ-овские методы определения влажности древесины очень объективны, но имеют один большой недостаток - они громоздки и медлительны. Анализ древесины на влажность может растянуться до 3-х дней, пока сохнут образцы. Кроме того, для анализа на влажность требуется вырезать образец из массы исследуемого материала, что абсолютно неприемлемо для определения влажности древесины у готовых изделий

Определение влажности древесины влагомером

Способ второй - косвенный (быстрый и современный)

Чтобы не заморачиваться с утомительным отбором и просушкой образцов, гораздо проще и удобнее «ткнуть» в древесину влагомером. Влагомер - это специальный электрический прибор для определения влажности древесины. Действие влагомера основано на принципе изменения удельного электрического сопротивления древесины в зависимости от её влажности. У влагомера есть специальные иглы-электроды, которые нужно ввести в контакт с исследуемой древесиной и просто нажать на кнопку. Результат измерения тут же высветится на экране (или будет указан отклонением стрелки на нужную величину, если у прибора шкала рычажного типа).

Плюсы и минусы

Определение влажности древесины влагомером невероятно быстро и удобно, относится к неразрушающему методу контроля и, поэтому - идеально подходит для готовых изделий. Увы, электрические влагомеры дают большую погрешность

Погрешности измерений при определении влажности древесины

Погрешность при измерения влажности древесины составляют

1. По методике , не более 1%
2. При использовании электрического , в пределах 2...10%

Почему такая большая погрешность при использовании влагомеров:

1. Иглы-электроды проникают локально, только на глубину 5...15мм. Из-за этого получается поверхностное и местное изучение древесного материала. Как результат - большой процент погрешности, по сравнению со стандартными ГОСТ-овскими методами, где высушивание образцов происходит по всему объёму
2. Использование принципа изменения удельного электрического сопротивления древесины в зависимости от её влажности даёт дополнительную погрешность . Потому что, величина удельного электрического сопротивления древесины зависит не только от её влажности, но и от её плотности и смолистости (для хвойных пород). А поскольку, древесины - очень переменчивая величина, то увеличивается вероятность погрешности при измерении древесины разных по плотности пород деревьев.
   Поэтому, для древесины каждой породы дерева имеется собственная шкала влажности . Электрические влагомеры настраиваются на плотность древесины какой-то одной породы, как правило - сосны. Для остальных пород дерева, производители влагомеров прикладывают таблицы или встраивают калькуляторы для пересчёта влажности.
   Но, даже такие ухищрения не позволяют снизить погрешность измерения меньше 2...3%, поскольку удельное электрическое сопротивление древесины напрямую зависит от плотности древесины, которая может сильно изменяться даже в пределах одной породы дерева
   см.

   Таблица удельного электрического сопротивления древесины в зависимости от породы дерева (наглядное пособие к объяснению, зачем нужны таблицы для пересчёта влажности в зависимости от породы дерева при использовании электрических влагомеров)

   Порода дерева	Удельное электрическое сопротивление (влажность 0%, 20°С, ОМ*см)
   	поперёк волокон	вдоль волокон
   Сосна	2,3*10 15	1,8*10 15
   Ель	7,6*10 16	3,8*10 16
   Ясень	3,3*10 16	3,8*10 15
   Граб	8,0*10 15	1,3*10 15
   Кедр	2,5*10 16	1,9*10 15
   Лиственница	8,6*10 15	3,3*10 15
   Прим. Данные таблицы найдены в Сети, их достоверность - неизвестна. Однако, даже поверхностного взгляда достаточно, чтобы понять, насколько может разниться величина удельного электрического сопротивления древесины, положенная в основу принципа работы электрического влагомера

3. Погрешность измерений в зависимости от породы дерева при определении влажности древесины влагомером уменьшается с ростом этой самой влажности и практически исчезает при показателе 100%. Это объясняется тем, что в напитанной водой древесине электрический ток идёт «напрямую» через воду, «игнорируя» при этом сопротивление

Единицы измерения величины влажности древесины

Каким-бы способом не была измерена влажность древесины - величина её всегда выражается в процентах от общей массы. Влажность древесины - это количественный показатель процентного содержания влаги в ней. Само собой разумеется, что влажность древесины не зависит от породы дерева.

Свободная и связанная влага в древесине

Основная часть влаги (воды) содержится в древесине во внутриклеточных и околоклеточных полостях и пустотах, каналах, трещинах и т.д. Но, кроме этого, молекулы воды содержатся в химически-связанном состоянии непосредственно в толще .

В зависимости от места расположения влаги в древесной массе, она (влага) разделяется на два вида - и

Свободная влага

Свободная влага - это влага, которая находится во внутриклеточном и междуклеточном пространстве, а также в полостях и пустотах древесины. Свободную влагу ещё называют «капиллярной». Свободная влага удерживается в древесной толще за счёт простых механических связей и легко удаляется из неё при обычной сушке. Свободная влага - это вода, которую древесина может впитывать в себя и затем отдавать при высушивании.

Связанная влага

Связанная влага - это специфический термин. Связанная влага - это влага, которая находится внутри материала стенок клеток древесины, непосредственно в самом

Покупая пиломатериал для осуществления строительства или изготовления мебели, окон или других изделий многие хотят получить качественный и надежный материал. Но часто покупная древесина оказывается недосушеной, что в результате приводит к ее растрескиванию, деформации или порче из-за развития процесса гниения.

Вопрос, как проверить влажность древесины, актуален и остается таковым. В основном для измерения влажности используют влагомеры. Как промышленного, так и бытового назначения. Ниже приведена таблица с указанием плотности различных сортов древесины. А далее, рассмотрим методику, как определить влажность древесины без влагомера 2 способами.

Как определить влажность древесины без влагомера?

Для тех, кто не знает, как определить влажность древесины, можно воспользоваться специальными таблицами. По ним, зная тип древесины можно определить ее плотность. В таких таблицах сведены показатели, полученные в результате лабораторных исследований с использованием специального диагностического исследовательского оборудования.

Зная то, что каждая порода древесины уникальна по структуре, массе и плотности, и используя табличные данные, можно определить влажность конкретного образца в полевых условиях. Что немаловажно для осуществления дальнейшей термической обработки.

Ниже рассмотрим, как определить влажность древесины, исходя из табличных величин и пользуясь простыми измерениями:

• Первым делом необходимо измерить массу и объем образца. Эти манипуляции выполняются обычными способами с применением простейших прибором.
• По формулам рассчитывается плотность материала. При этом необходимо помнить о погрешности, которая в любом случае будет возникать из-за разности мест произрастания деревьев. В одних она больше, в других она ниже.

Кроме этого, влажность может быть различной и в разных частях дерева. Например, в стволе она составляет порядка 50% у сосны и 60% у ели. Ветки, являясь менее массивными, и за счет регулярного обдува содержат в себе не более 56 у сосны, и 46 у ели.

Верхушки деревьев содержат в себе до 60% влажности, а в коре накапливается от 36 до 67. Учитывая все эти показатели, необходимо определить средний, по всем частям дерева, чтобы далее использовать полученное значение в расчетах промежуточных величин.

Несомненно, важнейшим показателем при строительстве из пиломатериалов является влажность древесины, способы ее определения заключаются в проведении определенных измерений. Первым делом необходимо определить абсолютную влажность. Как показывает практика, это больше теоретический показатель, который отражает количество воды в оставшемся объеме древесины. Она определяется по следующей формуле:

Следующим шагом является определение влажности древесины в момент проверки с учетом рассчитанного показателя относительной влажности. Расчеты осуществляются по следующей формуле:

Кроме вышеописанных типов влажности также существует 2 вида влаги, находящейся в толще древесины. К ним относятся свободная влажность и связанная влага. В первом случае вода располагается в полостях клеток и межклеточном пространстве. Связанная влага располагается внутри стенок клеток, из-за чего трудно удаляется из них, так и оставаясь внутри.

Сухая доска отличается от сырой:

• весом,
• цветом,
• запахом,
• звоном — если по ней произвести удар

Как измерить влажность древесины научным методом?

Также существует второй способ, как узнать влажность. Он заключается в исследовании опытного образца размерами 20х20х30 мм. При этом образец берется не с самого края, а дальше от него на расстоянии 30-50 см. Как правило, в этой зоне она является максимальной и не была подвержена естественному испарению.

Чтобы измерить влажность древесины используется весовой метод, отрезанный образец взвешивается на весах с высокой точностью. На следующем этапе образец помещается в сушильный шкаф, в котором придерживается температура 101-104 градуса. Процедура термической обработки продолжается на протяжении 6 часов. После образец вынимается и снова взвешивается и возвращается обратно в шкаф.

Полученные таким образом результаты заносятся в сводную таблицу. В случае, если второе измерение привело к похожему результату из первого случая, то древесина считается абсолютно сухой.

Смотрите также:

Содержание Показатель транспортной влажности Древесина — самый прихотливый в плане выдержки времени и температурных режимов строительный материал. При качественной сушке становится прочной и долговечной, а также обеспечивает сооружение привлекательным внешним видом на длительный срок. Но все это касается сухих пиломатериалов. Если в древесине останется влага, она может даже не доехать до потребителя и посинеть, покрыться […]

Содержание Влажность древесиныПервоначальная влажность древесины формула: Чтобы получить качественный пиломатериал, который будет в минимальной степени подвержен линейным изменениям под действием влажности окружающей среды, необходимо организовать правильную сушку материала. Но для этого иногда требуется предварительно произвести расчеты содержания влаги в структуре древесины на фактический момент. Влажность древесины Первым делом необходимо разобраться с самим понятием […]

Содержание Относительная влажность древесины способы вычисления Древесина представляет собой гигроскопичный материал, который впитывает в себя большое количество воды и в некоторых породах процентное соотношение влаги составляет до 70% от общего веса и объема, заполняя все поры и каналы. Чтобы правильно определять практическое использование того или другого типа пиломатериалов были придуманы понятия: относительная абсолютная влажности. Первая, […]