Измерение влажности древесины влагомером

Методы и средства

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.

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%.

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.

В производстве изделий из древесины важно использовать сырье определенной влажности. Чтобы точно определить степень сушки сырья используется влагомер древесины. Компактный помощник помогает избежать брака при производстве, а при строительстве дома из бруса обезопасить от покупки недоброкачественного материала. Как применяется прибор, его устройства и виды обсудим в этом небольшом обзоре.

Виды приборов

До появления влагомера определить влажность древесины можно было только при помощи ГОСТа. Процесс занимал время и проходил в несколько этапов. От изделия откалывали небольшой кусочек, и путем сложных лабораторных исследований и сравнения показателей определялась точная влажность. С появлением современных устройств минусы ушли на второй план.

Влагомеры для древесины — это компактные устройства, которые за несколько секунд позволяют определить влажность сырья. Работает устройство от удельного сопротивления дерева разной степени просушки к электроразряду.

Измерители влажности древесины имеют плюсы:

• скорость процедуры;
• нет необходимости повреждать сырье.

• погрешность прибора может достигать 2–10%, что значимо для камерной сушки;
• высокая цена на некоторые влагомеры.

Погрешность в показателях объясняется различной плотностью материала, которая также влияет на сопротивление к электроразряду. Различают универсальные приборы, например, влагомер мг4д и для конкретного вида материалов: бетона, дерева.

Все устройства в зависимости от модификации подразделяются на виды:

• игольчатые;
• поверхностных замеров;
• глубинные;
• бесконтактные.

Рассмотрим каждый из видов, с точки зрения целесообразности их приобретения, для использования в работе и дома.

Игольчатые (кондуктометрические)

Компактные устройства с небольшой металлической иглой, которая втыкается в материал. Замеры осуществляются только при температуре воздуха выше +1 градуса. При минусовой температуре возрастает процент погрешности измерения. Точность влагомера 2%. Для точности показателей прокол делается в нескольких местах изделия.

Плюсы:

• Компактный, легко помещается в карман.
• Невысокая погрешность.

• Повреждает изделие.
• Практически не определяет влажность меньше 5%.

Из популярных моделей выделяются: CEM DT-1329, Benetech GM610.

Поверхностного измерения

Влагомер для древесины поверхностного измерения имеет две небольшие металлические иглы, которые погружаются внутрь, практически не повреждает сырье. Процент погрешности показателей не более 0,2–0,5%. Модель предназначается специально для работы с деревянной доской.

• Невысокая погрешность.
• Небольшой размер.

• Нет возможности измерить материал сечением более 20 мм.
• Погрешность увеличивается при работе в температуре ниже 0 градусов.

Среди моделей выделяются: ASTM F2170, ЕМ4806.

Глубинного измерения (щуповые)

Профессиональные массивные влагомеры с высокой точностью показаний влажности. Подходят для работы с брусом, оцилиндрованным и простым бревном, досками большого сечения. А также применяется для определения влажности в наваленных горой опилках и щепе.

Определяет количество воды по всей структуре дерева, но требует аккуратности в работе. При поломке иглы, извлечь ее из материала будет проблематично. Устройство имеет невысокую погрешность, в пределах 0,5% и работает при любых температурах. Подходит для деревообрабатывающей компании.

• Точность показателей по всей структуре сырья.
• Возможность работать с материалом любой плотности и размера.

1. Массивный прибор не подходит для домашнего использования.
2. Высокая цена.

Среди популярных моделей выделяются: DampMaster Pro, GMH 3830.

Бесконтактный (диэлькометрический)

Небольшой прибор для измерения влажности деревянных изделий, которые нельзя повреждать: ламинат, паркетная доска, фанера. Датчик располагается прямо на приборе или закрепляется поверх изделия.

• Компактность.
• Не повреждает изделие.

• Работает с диапазоном определенных видов древесины.
• Высокий процент погрешности.

Из популярных моделей выделяется Hydro Pro.

Обзор популярных моделей

Рассмотрим подробнее стоимость и технические характеристики моделей влагомеров, которые получили положительные отзывы от профессионалов и любителей.

ЕМ4806

Компактный влагомер от производителя STIHL для поверхностного измерения влажности в древесине и бетонных растворах.

• Предел измерения влаги от 6 до 42%;
• Весит — 50 г.
• Допустимая погрешность — 2%.
• Работа допустима при температуре — от 0 до +40 градусов.
• Цена влагомера — 1 700 р.

GMH 3830

Универсальный щуповый измеритель с электронным датчиком. Используется для замера влаги в древесине, бетоне на глубине до 40 см.

• Предел измерения в древесине от 3 до 100%.
• Точность замеров — от 0,2 до 2%.
• Допустимы замеры при температуре — от -25 до +50 градусов.
• Стоимость модели — 36 400 р.

Hydro Pro

Бесконтактный прибор от Российского производителя Condtrol. Применяется для замеров влаги в материале на глубине до 3,5 см. Подходит для работы с древесиной и бетоном. Датчик находится в самом устройстве, которое прикладывается к измеряемой поверхности.

• Предел измерения влаги — от 2 до 65%;
• Вес — 200 г.
• Работает при температуре — от +4 до +40;
• Погрешность измерения — в пределах 1%.
• Стоимость прибора — 15 690 р.

Вывод

Для домашнего использования подойдут недорогие игольчатые или приборы для поверхностного измерения. Для делопроизводства целесообразнее приобрести щуповое или бесконтактное устройство. Цена на них выше, но зато они более функциональны и позволяют работать с различными видами древесины.

На чтение: 5 минут Нет времени?

Самое главное огорчение в строительстве деревянного дома – когда материалы из-за плохой просушки начинает коробить. Случится это в процессе стройки или после, в период усадки, в любом случае, вы понесете материальные потери. А всё потому, что недобросовестный продавец попросту обманул вас, не обеспечив должного срока и качества хранения пиломатериалов. Выручить в этой ситуации могут только влагомеры для древесины. Эти простые приборы заранее предупредят вас о ненадлежащем качестве материала. Как правильно выбрать и использовать влагомер – тема этой статьи HouseСhief.ru.

Читайте в статье

Для чего используют влагомеры

Электронные влагомеры появились в обиходе сравнительно недавно. До их изобретения уровень влажности определяли по государственным стандартам. Исследования занимали очень много времени и требовали нарушения целостности образцов. С появлением электронных датчиков всё стало намного проще и быстрее: они замеряют электрическое сопротивление материала и в считанные секунды выдают результат.

Электросопротивление как раз зависит от количества воды в древесине

У влагомера допустима погрешность до 4%, её следует учитывать, если вы замеряете, к примеру, ствол. Для точных результатов нужно произвести замер хотя бы в трех местах, на концах и в середине заготовки. Необходимо помнить, что породы дерева имеют разную плотность. Этот фактор тоже может влиять на погрешность в измерениях.

Преимущества применения и виды влагомеров

Использование компактного устройства имеет свои неоспоримые преимущества, главное из которых – высокое качество анализа. Стоят такие приборы сравнительно недорого, и при обращении с ними вы не испытаете никаких затруднений.

Что можно записать ему в минус? Ну, разве что, необходимость делать щупом маленькую дырочку в исследуемом материале. Это может быть затруднительно, если вы задумали, например, проверить готовое изделие из дорогостоящей древесины. Придется искать незаметное место для проведения анализа. Ну и ещё один несущественный недостаток – устройство не даст точных сведений о влажности менее 4%. Хотя, если есть 4% – то это нормальный показатель.

Влагомеры выпускаются в разных вариантах в зависимости от принципа проведения анализа

Игольчатые влагомеры для измерения влажности древесины

Подобные устройства активно применяются в профессиональной деревообработке. Измерение влажности происходит в толще материала на глубине до 4 см. Диапазон работы прибора – от 5 до 50%.

Влагомеры для поверхностного анализа

В подобных приборах щупы имеют небольшую длину. Это компактные устройства для карманного ношения бытового назначения. С их помощью легко замерить влажность доски.

Глубина проникновения щупа – до 1 см

Влагомеры древесины для глубинных измерений

Глубинные приборы покажут состояние бруса, бревен и толстых досок. Их используют и для определения влажности щепы и опилок, используемых в производстве прессованных плит. Главная проблема в использовании этого профессионального устройства – хрупкость длинной иглы.

Поверхностные или диэлькометрические влагомеры

Современны разработки позволяют исследовать содержание влаги в предметах, не нарушая их целостности. Именно так работают диэлькометрические измерители влажности. Бесконтактные влагомеры древесины просто накладывают на изделие сверху, не повреждая его целостности. Это очень удобно, если нужно провести анализ мебели или паркета из дорогостоящих пород.

Подобным прибором можно измерить влажность фанеры и ламината

Надежные производители влагомеров

Влагомер можно купить и на известной мега-торговой китайской площадке, но, согласитесь, в этом случае вы не получите никаких гарантий достоверности показаний прибора. Лучше довериться производителям, которые отвечают за качество оборудования. В этом плане достойно себя зарекомендовали строительные влагомеры от Wagner, Testo, Condtro, Geo-Fennel. Модельный ряд измерителей от этих компаний отличается надежностью в эксплуатации и доступной ценой.

Влагомер CEM DT 125h – один из самых популярных для бытовых нужд

Какой влагомер для древесины лучше купить для бытовых нужд

Самый главный параметр эффективности прибора – диапазон коэффициента влажности, который он может воспринимать. В идеале – от 0 до 100%, но такие приборы стоят дорого и относятся к профессиональному оборудованию. Для бытовых нужд такое и не требуется.

Если ваша цель – определение качества пиломатериалов, вполне достаточно спектра от 1 до 50 процентов

Второй важный показатель для решения вопроса какой влагомер древесины выбрать – его погрешность. Чем она меньше, тем лучше. Найдите показатель допустимой погрешности в техническом паспорте изделия. Если она в пределах 3% – смело берите.

И последний, не самый существенный фактор выбора – это наличие дополнительного функционала. Некоторые влагомеры дополнительно оснащены подсветкой, датчиком уровня заряда и способностью вести статистику измерений.

Если вы сомневаетесь, какой влагомер древесины лучше купить, профессиональный или бытовой – возьмите два бытовых с разным принципом измерений.

Выводя среднее арифметическое от их показаний, вы получите достоверный результат, а цена такой покупки будет в разы меньше

Можно ли изготовить влагомер для древесины своими руками?

Для человека, разбирающегося в электрике, в принципе, нет ничего невозможного. Сам прибор – это всего лишь измеритель электрического сопротивления, его устройство довольно примитивно. Вот вам для примера видео о влагомере для бытовых нужд, сделанном своими руками:

Сколько стоит купить бытовой влагомер для древесины: цена вопроса

Бытовые влагомеры можно купить в строительных магазинах и на многочисленных интернет-площадках. Вот несколько доступных приборов для измерения влажности:

Модель	Основные характеристики	Средняя стоимость по состоянию на сентябрь 2018 года, руб.

Влагомер CONDTROL Hydro-Test 3-14-022

• Диапазон измерений – 6-44%
• Погрешность – 2%
• Измеряемые материалы – древесина, бетонная стяжка, кирпич, цементный и известковый раствор

1990

СЕМ DT-125H 480205

• Диапазон измерений – 1-75%
• Погрешность – 0,5%
• Измеряемые материалы – древесина, стройматериалы

4300

Testo 606-2

• Диапазон измерений – 0-55 %
• Погрешность – 1 %
• Измеряемые материалы – древесина, стройматериалы, встроенный измеритель влажности воздуха

12500

Benetech GM610

• Диапазон измерений – 2-70%
• Погрешность – 1%
• Измеряемые материалы – древесина, бумага, картон, ДСП и ДВП

1590

Sanpometer MD918

• Диапазон измерений – 4-80 %
• Погрешность – 1%
• Измеряемые материалы – древесина, бесконтактный

5890

Как видите, цена прибора сравнительно невысока. Она, в любом случае, несоизмерима с возможными потерями от приобретения некачественной древесины. Так что, если вы планируете стройку – непременно запаситесь этим устройством. Если вы уже использовали его и можете дать дельные советы нашим читателя, напишите об этом в комментариях!