Чем мерить влажность древесины
Как самостоятельно определить влажность древесины, или 10 моделей бытовых влагомеров
С наступлением весны многие возобновят строительство домов, в том числе каркасных и деревянных. За долгую зиму природный материал мог отсыреть, а это чревато короблением и трещинами. Определить состояние древесины поможет портативный влагомер
Во времена «исторического материализма» уровень влажности древесины определяли по ГОСТ. Это был долгий и трудоемкий процесс, требовавший строжайшего соблюдения всех алгоритмов исследования. Но с появлением портативных влагомеров (гигромеров) проблема была решена. Теперь состояние древесины можно определить за несколько секунд.
Оптимальная влажность древесины для строительства составляет в среднем 6-14%. Более сырой материал лучше не использовать: высыхая, он будет коробиться
Влагомер представляет собой небольшое устройство в пластиковом корпусе. Прибор определяет влажность древесины косвенно, исходя из ее удельного электрического сопротивления. Этот показатель меняется в зависимости от количества воды в теле материала. Специальные датчики фиксируют показания, полученные при контакте с древесиной, а микропроцессор обрабатывает их и выводит данные на дисплей. Устройство не зависит от электросети — для энергообеспечения достаточно батареек или аккумулятора.
Усовершенствованные влагомеры помимо основной своей функции могут также определять влажность и температуру воздуха, что позволяет оценивать условия хранения пиломатериала. Конечно, такой прибор стоит дороже обычного, но затраты себя оправдывают. Ведь если вовремя заметить высокую влажность или резкие колебания температур на складе, где лежит дорогая древесина, можно предотвратить ее порчу.
Влагомеры последних моделей могут передавать информацию в компьютер беспроводным способом
Впрочем, погрешность бытовых влагомеров совершенно несущественна. Их достоверности вполне хватает, чтобы работать с древесиной на бытовом уровне. А высокоточные (и очень дорогие) устройства используются в основном на деревообрабатывающих заводах.
Особенности выбора
Важной характеристикой влагомера является диапазон измерений. Некоторые модели способны определять влажность по шкале от 0 до 100%. Но приборы с узким диапазоном более точны и производительны, так как рассчитаны на меньший объем переработки данных. Кроме того, широкий диапазон измерений важен скорее в профессиональной сфере. Простому пользователю вполне достаточно показаний в границах 1–50%.
При выборе устройства полезно учесть набор дополнительных функций. Зачастую даже относительно недорогие бытовые влагомеры могут сохранять данные в память, вести статистику измерений, автоматически выключаться в случае долгого бездействия и проч.
И конечно, покупателю нужно разбираться в типах устройств. Существует две основных разновидности влагомеров. Начнем с наиболее распространенной.
Контактные (игольчатые) влагомеры
Приборы такого рода оснащены иглами (щупами), которые при измерении вводят в древесину. Устройство пропускает ток между ними, определяет сопротивление среды и отражает показания на экране.
Шипы влагомера могут находиться на корпусе или на отдельной «вилке», подключаемой через провод. При замере ее втыкают в тело доски. Это обеспечивает более точные показания (ведь снаружи древесина суше, чем внутри). Хотя стоят такие устройства дороже обычных.
Благодаря выносному датчику измерения влажности древесины можно проводить в труднодоступных местах
Контактные влагомеры конструктивно просты, поэтому редко выходят из строя. При интенсивной эксплуатации могут ломаться иглы, но их легко заменить. Некоторые производители прилагают к своим приборам несколько запасных пар.
Продолжая разговор о преимуществах игольчатых влагомеров, стоит отметить компактность, довольно высокую точность замеров, простоту использования и доступную цену (в среднем 1000-5000 руб.). Конечно, это не касается профессиональных моделей — их цена исчисляется десятками тысяч рублей.
Ну а основной недостаток игольчатых влагомеров состоит в том, что при замере они пусть и немного, но все же повреждают материал. Это особенно неприятно, если нужно определить состояние дорогостоящей древесины ценных пород или готового изделия.
Впрочем, для столярных, слесарных и токарных работ на бытовом уровне контактный влагомер подходит почти идеально. Приведем несколько примеров того, что предлагает нам рынок.
#yad#Простой и компактный влагомер KWB 0121-00 обойдется пользователю всего в 2100 руб. Прибор определяет влажность древесины в пределах от 0 до 30%. После 30 сек. бездействия автоматически выключается с целью экономии заряда.
Еще одна бюджетная модель — МЕГЕОН 20610. Ее цена также составляет 2100 руб. Но возможностей несколько больше, чем у описанного выше влагомера. Он способен определять температуру и влажность воздуха. Дисплей имеет дополнительную подсветку, что позволяет работать в относительно темных помещениях. Но основной отличительной способностью прибора является возможность настройки на 4 типа породы древесины.
Устройство MD814 за 3000 руб. измеряет влажность древесины в диапазоне от 5 до 40%. Погрешность составляет 1%, шаг — 1%. Время операции замера — всего 2 секунды. Прибор бесперебойно работает при температуре от 0 до 40 °C.
Более дорогой (порядка 5000 руб.) профессиональный влагомер СЕМ DT-129 480229 оснащен внешним щупом. Восьмизначная шкала калибровки позволяет точно измерять состояние древесины 150 пород. При бездействии прибор автоматически отключается через 5 минут.
Профессиональный влагомер древесины HygroLiner MWP-70 (8000 руб.) с внешним датчиком эффективно измеряет древесину по четырем группам, исходя из индивидуальных особенностей пород.
Максимальный уровень влажности автоматически фиксируется в памяти устройства. Помимо влажности прибор может измерить температуру образца в диапазоне от −10°C до +60°C с разрешением 1°C и погрешностью не более ±2°C.
И завершит список примеров игольчатых приборов TESTO 606-1 стоимостью 8000 руб. Устройство предназначено для оценки влажности на глубине до 2 см. Диапазон измерения влажности: для дерева — 7–54,8 %, для стройматериалов 0–22%. Автономная работа от до 200 часов. Шкала по 7 группам строительных материалов позволяет добиться наиболее точных показаний прибора.
В случае повреждения иглы влагомера обломок необходимо вытащить из древесины. Иначе при дальнейшей механической обработке пиломатериала можно повредить дорогостоящие инструменты и оборудование
Бесконтактные (диэлькометрические) влагомер
Менее распространенный тип влагомера — бесконтактный. Впрочем, это название не совсем верно. При замере прикосновение к деревянной поверхности все же необходимо. Только рабочим органом устройства являются не иглы, а специальные датчики, которые не повреждают древесину. Обычно они находятся на задней панели прибора, но есть и модели с выносным измерительным цилиндром.
Некоторые модели бесконтактных влагомеров обеспечивают сканирование на глубине до 50 мм
Бесконтактные влагомеры бывают очень полезны при работе с ценными сортами дерева, и в других случаях, когда повреждение материала недопустимо. Но при этом стоят они, как правило, дороже игольчатых. Кроме того, эти устройства отличаются довольно большой погрешностью в измерениях, особенно на смолянистой древесине. И наконец, они требуют гладкой поверхности тестируемого образца. Неструганную доску ими как следует не замерить.
И все же бесконтактные влагомеры пользуются популярностью и занимают довольно большой сегмент рынка. Вот несколько интересных моделей.
Измеритель влажности и термометр ZHT 60 используют как в быту, так и в профессиональной сфере. Он позволяет измерять относительную влажность древесины и других материалов в диапазоне от 0% до 100%, а также температуру от 0 °С до 60 °С. Полученные данные можно сохранять в памяти устройства. Его цена — 2500 руб.
ADA ZHT 100 6 в 1 А00400. Это компактная, простая и относительно дешевая (порядка 3400 руб.) модель, измеряющая влажность и температуру различных материалов и воздуха предельно проста в управлении. Оснащена ЖК-дисплеем с подсветкой. Для экономии батарей при бездействии более 10 сек. автоматически отключается подсветка, а через 20 мин. — сам прибор.
Влагомер CEM DT-128M стоит более 5000 руб., но зато его возможности шире. Он способен запоминать полученные показания, а также отображать минимальные и максимальные значения. Прибор имеет индикатор заряда. Глубина измерений варьируется в диапазоне 20-40мм
Еще более дорогое (около 6000 руб.) устройство CONDTROL Hydro-Tec имеет намного больше полезных опций. Это профессиональный влагомер способен измерить влажность 23 видов древесины с разными характеристиками, а также других материалов — кирпича, штукатурки, бетона и проч. Максимальная глубина измерений на древесине составляет 20 мм.
Завершая тему, отметим, что для максимально точных показаний влагомера желательно сделать несколько замеров и посчитать среднее арифметическое. Некоторые приборы способны делать это автоматически.
Измерение влажности древесины и древесных материалов
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.
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.
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.
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.
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).
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.
Влагомер для древесины
Содержание влаги в древесине – один из важнейших её параметров. Информация о количестве воды в конкретной партии, сорте, изделии важна как для продавца и изготовителя, так и для покупателя.
При постройке дома, изготовлении мебели, внутренней отделки необходимо знать, сколько воды содержит дерево, которое будет использовано. Влагомер для древесины – то устройство, применяя которое, можно быстро, точно и без повреждений изделия определить,сколько влаги содержит данный образец дерева.
Изготовленные из слишком влажного лесоматериала декоративные изделия со временем потеряют декоративность, а постройки потеряют прочность, станут опасными для человека.
Назначение влагомеров
Измеритель влажности древесины применяют на предприятиях лесозаготовки при изготовлении деревянных изделий. От содержания влаги зависит качество и ценность самого сырья и продукции, которую из этого сырья сделают.
Уровень качества изготавливаемых изделий из дерева, начиная стулом и заканчивая срубом, напрямую зависит от количества влаги, содержащейся в древесине. Этот параметр изменчив и зависит от сезона заготовки сырья, условий и времени его хранения. Предприятие, деятельность которого направлена на поставку, хранение и заготовку дерева, должно иметь специальные гигрометры для контроля её влажности. Мастерам, работающим с деревом, также не помешает такой прибор.
Точное определение влажности древесины возможно лишь с помощью лабораторного анализа. Для этого из партии пиломатериала отбирают «средний» образец, в лаборатории кусочки дерева помещают в сушильный шкаф и высушивают до постоянной массы. По разнице между начальной и конечной массой определяется процент содержания влаги в данном образце. Плюсом этого способа является высочайшая точность. Минусов определения влажности по ГОСТу гораздо больше. В первую очередь, это продолжительность выполнения анализа. Процесс может затянуться на несколько суток. Кроме того, для замера влажности древесины согласно методике, нужно отделять Влагомер для древесиныкусок дерева, поэтому для готовых изделий этот способ неприемлем.
Заменить продолжительный анализ в лаборатории можно простым и быстрым измерением с помощью электронного влагомера. Небольшой прибор мгновенно выдает достоверные результаты. В основе принципа работы и оценки содержания воды влагомером лежит замер удельного электросопротивления древесины,напрямую зависящего от влажности материала.
Влагомер определяет влажность дерева в процентах. Замер этим методом имеет небольшую погрешность 2-10%. Такое отклонение от истинного значения может возникнуть по нескольким причинам:
Преимущества
Влагомер, используемый для древесины,обладает многими преимуществами:
Виды влагомеров
Сейчас разработаны и имеются в продаже следующие типы:
Рассмотрим подробнее каждый вариант исполнения прибора.
Игольчатые влагомеры для измерения влажности древесины
Диэлектрическая проводимость древесины влагомером игольчатого типа измеряется путем введения в лесоматериал специальных щупов (иголок). На иголках образуется электрический импульс, по величине которого определяется влажность объекта. Измеренное значение появляется на дисплее.
Процесс измерения прост, единственное правило: иглы должны входить в древесину перпендикулярно поверхности.
Игольчатый влагомер древесины имеет свои особенности.
Влагомеры для поверхностного анализа
Прибор, которым определяют влажность, отличающийся малой длиной щупа называют влагомером поверхностного типа. Это компактный определитель влаги удобного формата. Пользуясь карманным прибором просто определить влажность, например, паркетной дощечки.
Влагомеры древесины для глубинных измерений
Используя такое устройство,проводят определение влажности крупного пиломатериала (брус, бревно). Также этот тип применяют, чтобы измерить количество влаги в опиле, щепе. Этот тип гигрометра используют профессионалы, он требует осторожного обращения при работе, длинный щуп-игла весьма хрупок.
Поверхностные или диэлькометрические влагомеры
Диэлькометрический гигрометр создан на основе радиочастотного генератора. Этот способ измерения позволяет получать высокоточный результат без повреждения изделия. Влагомеры древесины такого вида позволяют учитывать вид материала, породу дерева из которого её изготовили, значительно упрощая работу оператора.
После установления исходных параметров, достаточно просто коснуться щупом поверхности древесины. Результат будет выведен на дисплей прибора в одно мгновение.
Работа с бесконтактным влагомером — процедура простая и высокоточная. Порядок таков:
Гигрометр поверхностного типа имеет свои особенности.
Выбор влагомера для древесины
Выбор наиболее подходящей модели влагомера должен основываться, в первую очередь, на том, в какой сфере он будет использоваться.
Критерии, на основании которых выбирается влагомер:
Для облегчения выбора гигрометра, характеристики наиболее популярных приборов рассмотрены в таблице:
| Модель | Страна изготовитель | Тип | Диапазон, % | Погрешность, % | Глубина измерения, мм | Ориентировочная стоимость, руб |
| ЭВ 2К | Россия | игольчатый | 7-22 22-60 | 2-3 | 20 | 2000 |
| KWB 0121-00 | Китай | игольчатый | 0-30 | 2-4 | до 40 | 2000 |
| Марка Gann | Германия | игольчатый | 5-50 (зависит от модели) | 0,5 | до 40 | от 8500 |
| ВСМ | Россия | диэлькометрический | 5-40 | 0,3-2,0 | 50 | от 33000 |
| Sanpometer MD918 | Китай | игольчатый | 4-80 | 1 | 40-50 | 5890 |
| Нydro condtrol easy | Россия | диэлькометрический | 2-65 | 1,0-2,0 | 30-40 | 5200 |
| Miсro hydro condtrol | Россия | диэлькометрический | 2-65 | 1.0-2.5 | 30 | 3000 |
| СЕМ DT-125Н 480205 | Китай | игольчатый | 1-75 | 0,5 | 30-40 | 5100 |
| MerlinHM8-WS25 | Австрия | диэлькометрический | 4-99 | 1,0 | 25-40 | 37 800 |
| МГ4У | Россия | диэлькометрический | 4-35 | 1,5-3,0 | 40-50 | 43 000 |
| МГ4Б | Россия | диэлькометрический | 1-45 | 1,5-2,5 | 40 | 32 000 |
| Benetech GM610 | США | игольчатый | 2-70 | 1 | 40 | 1590 |
| ADAZFM | Китай | диэлькометрический | 0-100 | 1-4,0 | 30-40 | 2000 |
| Testo 606-2 | Россия | для поверхностного анализа | 0-55 | 1 | 30 | 12 500 |
При выборе между профессиональным и бытовым влагомером при ограниченных финансовых возможностях оптимальным решением будет приобретение двух бытовых устройств разного типа. Средний результат измерений такими приборами будет точным, а стоимость в разы ниже.
На рынке представлено множество моделей влагомеров для древесины. Стоимость их колеблется в значительных пределах. В любом случае, траты на приобретение прибора несоизмеримы с риском потерь времени, денег и нервов от приобретения некачественных стройматериалов либо сырья. Если планируете стройку, открытие собственного дела, связанного с деревообработкой, запастись гигрометром нужно обязательно!