The moisture measurement of wood chips with microwaves

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2001
Major/Subject
Radiotekniikka
Mcode
S-26
Degree programme
Language
fi
Pages
89
Series
Abstract
Puuhakkeen kosteuden nopea määrittäminen on tarpeen paperinvalmistusprosessin vaiheessa," jossa puuhakkeesta keitetään sellua. Prosessin keittokemikaalit tulee annostella puuaineksen määrän mukaan, jolloin hakkeen annostelunopeuden lisäksi on tunnettava myös sen kosteus. Tässä työssä tutkitaan mikroaaltojen avulla tehtävän kosteusmittauksen toteuttamismahdollisuuksia ja pyritään löytämään ratkaisuja mittaukseen liittyviin ongelmiin. Puuhakkeen kosteusmittauksen pääongelmiksi mittaustilanteessa, jossa mitataan mikroaaltojen läpäisyä metalliputkessa virtaavan hakemassan läpi, on havaittu hakemassan tiheyden vaihtelu, hakepalojen mahdollisesti aiheuttama sironta ja metalliputken sivuseinistä tulevat mittausta häiritsevät heijastukset. Tämän työn kirjallisen osuuden rakenne perustuu kunkin ongelman tarkempaan tutkimiseen. Tiheysvaihteluiden aiheuttamat ongelmat mikroaalloilla tehtävässä kosteusmittauksessa on usein yritetty ratkaista kaksiparametrimittauksella. Kahden riippumattoman mittaustuloksen avulla pyritään selvittämään kosteus tilanteessa, jossa myös materiaalin tiheysvaihtelut ovat merkittävät. Työssä tutkitaan laboratoriomittauksin puuhakkeen permittiivisyyttä kosteuden, tiheyden ja lämpötilan funktiona. Mittaustulosten perusteella esitetään tiheydestä riippumattoman kosteusmittauksen toteutus. Tulosten mukaan permittiivisyyden reaali- ja imaginääriosa eivät ole tutkittavalla tiheys ja kosteusalueella riittävän riippumattomia, mikä vaikeuttaa kosteusmittauksen suorittamista. Mikäli on mahdollista mitata myös näytteen tiheys, alustavien tulosten mukaan kosteuden mittauksen epävarmuus on noin ±3 %-yksikköä (1 sigma). Mittaustilanteessa sivuseinistä tulevien heijastusten häiriöt pyritään eliminoimaan tutkimalla mittauksessa käytettävän polarisaation merkitystä häiriöiden voimakkuuteen. Työssä esitetään teoreettiseen tarkasteluun perustuen menetelmä heijastusten kannalta optimaalisen polarisaation toteuttamiseksi, ja todetaan menetelmän toimivuus mittauksin mittaustilannetta jäljittelevissä olosuhteissa. Hakepalojen aiheuttamaa sirontaa tutkitaan simuloimalla sähkömagneettisia kenttiä FDTD-menetelmällä. Hakemassassa syntyvä moninkertainen sironta on ilmiönä hyvin monimutkainen, minkä vuoksi sironnasta pyritään saamaan lähinnä kvalitatiivinen kuva, ja pohtimaan sironnan merkitystä mittaustaajuuden valintaan. Työssä esitetään simulaatioihin ja mittauksiin perustuen, että mittaustaajuuden tulisi olla korkeintaan noin 1 GHz, jotta mittausepävarmuus ei merkittävästi kasva hakepalojen sironnasta johtuen.
Description
Supervisor
Vainikainen, Pertti
Keywords
microwave measurement, mikroaaltomittaus, measurement of moisture content, kosteusmittaus, wood chips, puuhake, permittivity, permittiivisyys
Other note
Citation