Способ и устройство для измерения содержания влаги в биологическом материале



Способ и устройство для измерения содержания влаги в биологическом материале
Способ и устройство для измерения содержания влаги в биологическом материале
Способ и устройство для измерения содержания влаги в биологическом материале
Способ и устройство для измерения содержания влаги в биологическом материале
Способ и устройство для измерения содержания влаги в биологическом материале
Способ и устройство для измерения содержания влаги в биологическом материале
Способ и устройство для измерения содержания влаги в биологическом материале
Способ и устройство для измерения содержания влаги в биологическом материале
Способ и устройство для измерения содержания влаги в биологическом материале

 


Владельцы патента RU 2519066:

МАНТЕКС АБ (SE)

Группа изобретений касается способа измерения содержания влаги в биологическом материале. Для этого предоставляют справочную базу данных для множества различных типов материалов с известным содержанием влаги. Затем образец биологического материала, такого как древесная стружка (тонкие кусочки), сканируют с использованием электромагнитного излучения по меньшей мере на двух различных энергетических уровнях рентгеновского излучения. Определяют величину излучения, пропущенного через образец биологического материала, на указанных двух энергетических уровнях. Идентифицируют тип материала в указанной справочной базе данных, наиболее схожий с биологическим материалом образца. Определяют содержание влаги в указанном образце биологического материала. Также предложено устройство для измерения содержания влаги в биологическом материале. Группа изобретений обеспечивает оценку содержания влаги в биологическом материале в автоматизированной процедуре. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для измерения содержания влаги в биологическом материале в автоматизированной процедуре. В частности, настоящее изобретение можно использовать для измерения содержания влаги в древесине, например в древесной стружке.

Уровень техники

В деревообрабатывающей промышленности большое значение имеет получение точных измерений содержания влаги в материале, подлежащем обработке, для того, чтобы добиться усовершенствованного контроля параметров процесса. Точное знание относительного количества содержания влаги в материале имеет первоочередное значение для качества конечного продукта во многих процессах в деревообрабатывающей и целлюлозной промышленности. Например, при обработке механической древесной массы полезно знать, является ли древесная стружка достаточно свежей, т.е. обладает ли достаточным содержанием влаги для обработки. Кроме того, оптимальное количество химических реактивов, которое нужно добавить в процессы, зависит от количества волокон в материале, и для того, чтобы определить количество волокон, необходимо корректно оценить количество влаги в материале.

Ранее известные способы оценки количества волокон и содержания влаги в древесном материале включают высушивание этого материала. Однако такие способы являются трудоемкими и громоздкими, и обычно требуется день или более, пока не будет получено правильное значение показателя, что задерживает всю обработку. Поэтому существует потребность в быстром и надежном способе оценки содержания влаги.

Подобные потребности существуют в других отраслях промышленности, где обрабатывают биологический материал. Например, в области биоэнергетики будет полезно иметь быстрый и надежный способ оценки содержания влаги в биологическом материале для того, чтобы более точно контролировать процесс горения и усовершенствовать его эффективность.

Ранее было известно измерение, например, содержания влаги в древесине с использованием рентгеновского излучения. Однако обычной проблемой таких известных способов является то, что устройства имеют большие размеры и высокую стоимость, способы являются относительно громоздкими и трудоемкими в осуществлении, и/или что результаты являются неточными или ненадежными.

Кроме того, в патентной заявке WO 97/35175 тех же авторов изобретения раскрыт способ использования излучения на нескольких энергетических уровнях для того, чтобы проводить различия между, например, различными типами древесных материалов и т.д. Однако этот способ требует дополнительных измерений диаметра дерева, и он не приспособлен, например, для оценки содержания влаги в автоматизированных процессах.

Кроме того, самый первый пример использования рентгеновских лучей для определения содержания воды в листах целлюлозы раскрыт в GB 1115904. Однако процесс, рассмотренный в этом документе, можно применять только к тонким листам материала с известным составом, и он не подходит для автоматизации. Более того, в документе под названием «Measurement of moisture content in wood fuels with dual energy x-ray» авторов A. Nordell и K-J. Vikterlöf, ISSN 0282-3772, раскрыт схожий подход для измерения содержания влаги в биотопливе. Однако в этом случае определение также основано на предшествующем знании о типах материалов и информации, связанной с этим типом материала, и процесс не предназначен и не подходит для автоматизированного процесса.

Поэтому существует потребность в быстром и точном способе и устройстве для оценки содержания влаги в биологическом материале, таком как древесина, которые могут использовать, например, непосредственно люди в области производственных операций, которые можно использовать в автоматических процессах и т.п.

Сущность изобретения

Поэтому задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить усовершенствованный способ и устройство для измерения содержания влаги в биологическом материале в автоматизированном процессе, который позволяет преодолеть или, по меньшей мере, частично устранить рассмотренные выше проблемы известного уровня техники.

Эту цель достигают посредством изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.

Согласно первому аспекту изобретения предоставлен способ измерения содержания влаги в биологическом материале в автоматизированной процедуре, при этом способ включает в себя этапы, на которых:

предоставляют справочную базу данных для множества различных типов материалов с известным содержанием влаги;

сканируют образец биологического материала с использованием электромагнитного излучения по меньшей мере на двух различных энергетических уровнях;

определяют величину излучения, пропущенного через указанный образец биологического материала на указанных двух энергетических уровнях;

идентифицируют тип материала в указанной справочной базе данных, наиболее схожий с биологическим материалом образца; и

определяют содержание влаги в указанном образце биологического материала на основе указанного идентифицированного типа материала и указанных определенных величин излучения, пропущенного через образец.

В частности, настоящее изобретение можно использовать для оценки содержания влаги в древесной стружке, но также можно использовать для других форм древесины, а также для других типов биологического материала, такого как целлюлозная масса, биотопливо и т.д. В частности, изобретение можно использовать для биологического материала в жидкой или разделенной форме и предпочтительно в форме стружки. Однако изобретение также можно использовать для других типов биологического материала и, в частности, для различных типов сельскохозяйственных культур, таких как кукуруза, зерно и сахарный тростник.

В данной заявке под «содержанием влаги» подразумевают отношение между количеством влаги (т.е. воды) в определенном количестве материала и общим количеством материала. Таким образом, оценка содержания влаги в материале также опосредованно представляет собой оценку содержания невлаги. Например, в древесной стружке материал по существу состоит из влаги и волокон, и, таким образом, оценка содержания влаги на практике также представляет собой оценку содержания волокон в материале. Подобным образом в соответствии с настоящим изобретением содержание влаги можно оценивать либо непосредственно, либо опосредованно путем оценки содержания остальных компонентов материала.

В способе согласно настоящему изобретению используют излучение на двух или более различных энергетических уровнях и определяют содержание влаги в материале, непосредственно или опосредовано, по измеренной энергии пропускания, т.е. по величине излучения с каждой длиной волны, которое поглощается в материале. Различные типы материалов, такие как различные сорта древесины, обладают различными коэффициентами поглощения. Однако система согласно изобретению позволяет компенсировать поглощение очень эффективным способом посредством использования справочной базы данных.

Излучение на двух или более различных энергетических уровнях предпочтительно получают посредством двух или более источников излучения, таких как две или более рентгеновских трубок. Предпочтительно излучение на каждом энергетическом уровне получают из отдельного источника излучения. Это является относительно простым и экономически эффективным решением, но при этом очень надежным и достоверным. Кроме того, это позволяет постоянно облучать материал и облучать один и тот же материал при различных длинах волн одновременно, что увеличивает применимость, например, для измерения материала, который непрерывно транспортируют через измерительную станцию.

Альтернативно или дополнительно, излучение на двух или более различных энергетических уровнях предпочтительно определяют посредством двух или более детекторов. Предпочтительно излучение на каждом энергетическом уровне определяют в отдельном детекторе излучения. Это является относительно простым и экономически эффективным решением, но при этом очень надежным и достоверным. Кроме того, это позволяет постоянно облучать материал и облучать один и тот же материал при различных длинах волн одновременно, что увеличивает применимость, например, для измерения материала, который непрерывно транспортируют через измерительную станцию.

Однако также можно использовать один источник излучения, испускающий излучение на различных энергетических уровнях. Этого можно достичь, например, подавая на источник излучения различные уровни напряжения, например, посредством высоковольтного переключателя для того, чтобы предоставить скачкообразное излучение с различными энергетическими уровнями. Также для того, чтобы предоставить различные энергетические уровни, в источнике излучения можно использовать, например, k-краевые фильтры. Кроме того, также можно использовать один детектор, способный определять излучение на нескольких энергетических уровнях либо последовательно, либо одновременно.

Способ/устройство согласно настоящему изобретению очень хорошо приспособлены для использования в измерениях в реальном времени вдоль конвейерных линий, по которым транспортируют материал, в трубопроводах, на конвейерных лентах и т.д. Это возможно, поскольку, например, настоящее изобретение можно использовать для биологического материала различной или меняющейся высоты и формы и без предварительно определенной информации о типе материала и т.д.

Однако настоящее изобретение также очень практично для измерения образцов материала, размещенных в контейнерах для образцов, например, для тестирования образцов в перерабатывающих отраслях, в области измерений и т.д.

Таким образом, настоящее изобретение можно использовать в полностью или частично автоматизированных процедурах, и оно не требует взаимодействия с оператором или требует его в очень ограниченном объеме.

Затем информацию относительно биологического материала, в частности идентифицированного типа материала и определенного содержания влаги, можно использовать в качестве входных данных для контроля последующей обработки биологического материала. Таким образом, последующее использование биологического материала становится более эффективным. Например, эту информацию можно использовать, чтобы добиться повышения эффективности очистки, озоления, горения и т.д. Также можно автоматизировать передачу этой информации системе контроля и использовать указанную информацию для контроля последующего процесса. Таким образом, можно осуществить, например, идентификацию типа материала и определить содержание влаги в биологическом материале, когда он находится на пути к следующей процедуре, и контролировать процесс непосредственно на основе указанной информации. Таким образом, последующий процесс можно контролировать в реальном времени на основе указанной информации. Однако для дальнейшего использования также можно хранить информацию, связанную с конкретным образцом или с партией биологического материала.

Сканирование излучением, которое предпочтительно содержит сканирование рентгеновским излучением, также предоставляет рентгеновские изображения, которые можно использовать для дальнейшего анализа биологического материала. Таким образом, сигналы детектора также можно использовать для оптического анализа, например, для определения типа рассматриваемого биологического материала и других свойств материала.

Данные для справочной базы данных предпочтительно собирают посредством измерения пропускания электромагнитного излучения по меньшей мере на двух различных энергетических уровнях через множество различных типов материала и посредством измерения содержания влаги в указанных материалах с помощью стандартного способа и, предпочтительно, посредством контролируемого высушивания. Типы материала могут представлять собой, например, различные сорта древесины, такие как береза, ель, сосна, дуб и ольха. Таким образом, аналогичный тип данных измерения, который получен при последующем измерении новых материалов, можно связать с данными о точно измеренном содержании влаги. Так как справочную базу данных нужно создавать только в процессе инициализации и затем ее можно использовать повторно, то отсутствует необходимость в быстрых процессах в ходе этих измерений для справочной базы данных.

Величину излучения, пропущенного через образец биологического материала на двух энергетических уровнях, предпочтительно определяют относительно калибровочного эталонного значения. Калибровочное эталонное значение можно определить, например, посредством измерения пропускания излучения через эталонный материал предварительно определенной толщины, которое предпочтительно выполняют непосредственно до и/или после каждого измерения биологического материала, эталонным материалом может являться, например, алюминий. Таким образом, можно гарантировать, что достоверное калибровочное значение всегда будет под рукой.

Тип материала биологического материала предпочтительно идентифицируют в справочной базе данных на основе определенных величин излучения, пропущенного через образец биологического материала на указанных двух энергетических уровнях. Таким образом, тип материала можно идентифицировать автоматически, что делает процесс очень быстрым. Однако также возможно идентифицировать тип материала другими способами, например посредством ввода оператора, посредством измерения других параметров, таких как цвет или плотность, и т.д. Согласно одной из альтернатив можно использовать оптический способ для определения типа материала, например, на основе рентгеновских изображений, предоставленных посредством детектора. Однако предпочтительно тип материала биологического материала идентифицируют в справочной базе данных в качестве типа материала, обладающего наиболее близким T-значением, причем указанное T-значение вычисляют следующим образом:

где R1=ln (N01/N1), т.е. натуральный логарифм отношения калиброванного эталонного значения пропускания N01 к значению пропускания через биологический материал N1 на первом энергетическом уровне, R2 представляет собой аналогичное отношение для второго энергетического уровня, μwater1 представляет собой коэффициент ослабления для воды на первом энергетическом уровне, μwater2 представляет собой коэффициент ослабления для воды на втором энергетическом уровне, а Xwater представляет собой эквивалентный слой воды.

Кроме того, содержание влаги в образце биологического материала предпочтительно определяют посредством определения K-значения для биологического материала, причем указанное K-значение вычисляют следующим образом:

где N01, N02 представляют собой калиброванные эталонные значения для пропускания на двух энергетических уровнях, а N1, N2 представляют собой значения пропускания через биологический материал на указанных энергетических уровнях, и оценку содержания влаги в указанном биологическом материале осуществляют посредством сравнения указанного вычисленного K-значения с соответствующими K-значениями для идентифицированного типа материала в указанной справочной базе данных. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что K-значение является относительно линейным для многих типов биологического материала, в частности для многих сортов древесины, и, таким образом, можно использовать относительно небольшое число конкретных значений в справочной базе данных для каждого типа биологического материала, чтобы предоставить точные оценки широкого диапазона значений содержания влаги в материале образца. Когда K-значения линейно зависят от содержания влаги, может оказаться достаточным хранить только два различных K-значения в справочной базе данных.

Сканирование образца биологического материала с использованием электромагнитного излучения по меньшей мере на двух различных энергетических уровнях предпочтительно включает первое сканирование на первом энергетическом уровне и последующее второе сканирование на втором энергетическом уровне.

По меньшей мере два различных энергетических уровня предпочтительно представляют собой длины волн рентгеновского излучения. Кроме того, излучение на обоих указанных энергетических уровнях предпочтительно излучает один источник излучения, работающий в диапазоне энергий пикового напряжения 20-150 кВ. В настоящем документе пиковое напряжение в кВ обозначает максимальное напряжение, приложенное к рентгеновской трубке. Оно определяет кинетическую энергию электронов, ускоренных в рентгеновской трубке, и пиковую энергию рентгеновского спектра испускания. Фактическое напряжение, приложенное к трубке, может колебаться.

Согласно второму аспекту изобретения предоставлено устройство для измерения содержания влаги в биологическом материале в автоматизированной процедуре, при этом устройство включает:

справочную базу данных, содержащую данные для множества различных типов материалов с известным содержанием влаги;

сканирующее устройство для сканирования образца биологического материала с использованием электромагнитного излучения по меньшей мере на двух различных энергетических уровнях;

детектор для определения величины излучения, пропущенного через указанный образец биологического материала на указанных двух энергетических уровнях; и

процессор для идентификации типа материала в указанной справочной базе данных, наиболее схожего с биологическим материалом образца, и определения содержания влаги в указанном образце биологического материала на основе указанного идентифицированного типа материала и указанных определенных величин излучения, пропущенного через образец.

Эти и другие аспекты изобретения очевидно следуют из вариантов осуществления, далее описанных в настоящем документе, и объясняются со ссылкой на них.

Краткое описание чертежей

Далее в иллюстративных целях настоящее изобретение описано в подробностях со ссылкой на его варианты осуществления, проиллюстрированные на прилагаемых чертежах, на которых:

на фиг.1 представлен схематический вид сверху измерительного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и

на фиг.2 представлен упрощенный вид сбоку устройства по п.1, на котором некоторые компоненты устройства, показанного на фиг.1, исключены для повышения ясности.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

На фиг.1 и 2 представлен пример измерительного устройства согласно настоящему изобретению, которое содержит источник излучения 1 для предоставления излучения по меньшей мере на двух различных энергетических уровнях/с двумя различными длинами волн. Предпочтительно источник излучения представляет собой рентгеновскую трубку для предоставления рентгеновского излучения с двумя или более различными длинами волн. Предпочтительно рентгеновская трубка работает в диапазоне энергий пикового напряжения 20-150 кВ. Выходное излучение источника излучения предпочтительно направляют в сторону целевой области через коллиматор 2 и линзу 3. Источником излучения управляют посредством контроллера 4.

На противоположной стороне целевой области размещен детектор 5, чтобы принимать излучение, пропущенное через материал, размещенный в целевой области. Детектор предпочтительно представляет собой полупроводниковый детектор, включая массив областей полупроводниковых детекторов. Детектор соединен с управляющим блоком 6, содержащим процессор, например, с обыкновенным персональным компьютером. Управляющий блок получает от детектора данные об определении через подходящий интерфейс, например через порт USB.

Любому профессионалу в данной области будет очевидно, что существует множество альтернатив для транспортировки материала, подлежащего измерению, через целевую область. В раскрытом варианте осуществления материал, подлежащий измерению, помещают в контейнер для образцов 10. Контейнер для образцов помещают на транспортное устройство 11, которое может перемещаться таким образом, что контейнер для образцов перемещается через целевую область и через путь 14 излучения. Транспортное устройство можно перемещать, например, посредством конвейера 12. Однако также возможны другие средства для перемещения транспортного устройства, такие как линейные двигатели, винтовые конструкции, рельсовые конструкции и т.п.

В процессе работы сканирование материала, подлежащего измерению, осуществляют при прохождении через целевую область и позади источника излучения. При первом прохождении образец материала облучают излучением с первой длиной волны, а при втором прохождении, во время возвратного движения, излучением со второй длиной волны. Для того чтобы получить эталонное значение для калибровки, предпочтительно осуществить измерение эталонного материала, предпочтительно предварительно определенного количества алюминия, в начале и в конце прохождения контейнера для образцов.

На основе этих измерений эталона следующим образом определяют калибровочные эталонные значения:

,

где N01 и N02 представляют собой калибровочные эталонные значения для энергетических уровней 1 и 2 соответственно, NAl1 и NAl2 представляют собой определенные значения пропускания после прохождения через алюминий известной толщины, μ представляет собой известный коэффициент ослабления для алюминия (см-1), а x представляет собой известную толщину алюминия (см).

Предусмотрена справочная база 13 данных, которая соединена с управляющим блоком 6, содержащая данные, касающиеся, по меньшей мере, определенных значений пропускания для излучения на различных энергетических уровнях, и значения содержания влаги для различных типов биологического материала, например для множества различных сортов древесины.

На основе определенного пропускания излучения через материал, подлежащий тестированию, при различных длинах волн, в справочной базе данных для биологического материала идентифицируют тип материала. Предпочтительно тип материала для биологического материала идентифицируют в справочной базе данных как тип материала, обладающий наиболее близким T-значением, причем указанное T-значение вычисляют следующим образом:

где R1=ln (N01/N1), т.е. натуральный логарифм отношения калиброванного эталонного значения пропускания N01 к значению пропускания через биологический материал N1 на первом энергетическом уровне, а R2 представляет собой аналогичное отношение для второго энергетического уровня, μwater1 представляет собой линейный коэффициент ослабления для воды на первом энергетическом уровне, μwater2 представляет собой линейный коэффициент ослабления для воды на втором энергетическом уровне, а Xwater представляет собой эквивалентный слой воды.

Эквивалентный слой воды можно вычислить следующим образом:

где μbio1 представляет собой коэффициент ослабления для биологического материала на первом энергетическом уровне, μbio2 представляет собой соответствующий коэффициент ослабления на втором энергетическом уровне. Обычно коэффициенты ослабления для биологического материала не требуют точного измерения, а являются относительно предсказуемыми и для любого типа биологического материала могут быть основаны на «обоснованном предположении».

Впоследствии содержание влаги образца биологического материала определяют посредством определения K-значения для биологического материала, причем указанное K-значение вычисляют следующим образом:

,

где N01, N02 представляют собой калиброванные эталонные значения для пропускания на двух энергетических уровнях, N1, N2 представляют собой значения пропускания через биологический материал на указанных энергетических уровнях, и оценку содержания влаги в указанном биологическом материале осуществляют посредством сравнения указанного вычисленного K-значения с соответствующими K-значениями для идентифицированного типа материала в указанной справочной базе данных.

Совпадение K-значения с K-значениями в справочной базе данных может быть основано на идентификации ближайшего K-значения, которое можно идентифицировать в справочной базе данных для конкретного рассматриваемого типа материала, и использовании соответствующего значения влажности как оценки для образца. Для того чтобы компенсировать разницу между фактическим K-значением и идентифицированным ближайшим K-значением в справочной базе данных, также можно использовать коррекцию.

Альтернативно K-значения для конкретного типа материала можно использовать для линейного или полиномиального представления зависимости между K-значением и содержанием влаги и эту функцию затем можно использовать для оценки содержания влаги, соответствующей K-значению материала образца.

Описаны конкретные варианты осуществления изобретения. Однако возможно несколько альтернатив, которые будут очевидны специалисту в данной области техники. Например, излучение необязательно представляет собой рентгеновское излучение, но также можно использовать другие типы электромагнитного излучения. Кроме того, существуют различные способы определения типа биологического материала, как автоматические, так и полуавтоматические. В зависимости от предполагаемого направления использования справочную базу данных можно настроить так, чтобы она содержала только наиболее вероятные типы материала или содержала большой спектр различных типов материалов. Кроме того, способ управления и обработки можно реализовать различными путями, например, в специально предназначенном оборудовании или в программном обеспечении для управления уже существующими средствами управления.

Эти и другие очевидные модификации следует считать входящими в объем настоящего изобретения, как он определен в прилагаемой формуле изобретения. Следует отметить, что указанные выше варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области смогут разработать множество альтернативных вариантов осуществления, не отступая от объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылки, заключенные в скобки, не следует считать ограничением формулы изобретения. Слово «содержит» не исключает присутствия других элементов или этапов, отличающихся от перечисленных в формуле изобретения. Формы единственного числа не исключают присутствия множества таких элементов. Кроме того, один блок может выполнять функции множества средств, перечисленных в формуле изобретения.

1. Способ измерения содержания влаги в биологическом материале в автоматизированной процедуре, при этом способ включает в себя этапы, на которых:
предоставляют справочную базу данных для множества различных типов материалов с известным содержанием влаги;
сканируют образец биологического материала с использованием электромагнитного излучения по меньшей мере на двух различных энергетических уровнях;
определяют величину излучения, пропущенного через указанный образец биологического материала, на указанных двух энергетических уровнях;
идентифицируют тип материала в указанной справочной базе данных, наиболее схожий с биологическим материалом образца; и
определяют содержание влаги в указанном образце биологического материала на основе указанного идентифицированного типа материала и указанных определенных величин излучения, пропущенного через образец,
причем по меньшей мере два различных энергетических уровня имеют различные длины волн рентгеновского излучения.

2. Способ по п.1, в котором собирают данные для справочной базы данных посредством измерения пропускания электромагнитного излучения по меньшей мере на двух различных энергетических уровнях через множество различных типов материалов и посредством измерения содержания влаги в указанных материалах с помощью стандартного способа, предпочтительно посредством контролируемого высушивания.

3. Способ по п.1 или 2, в котором сканирование образца биологического материала с использованием электромагнитного излучения по меньшей мере на двух различных энергетических уровнях включает в себя размещение биологического материала в разделенной форме, предпочтительно в форме тонких кусочков.

4. Способ по п.3, в котором сканирование образца биологического материала с использованием электромагнитного излучения по меньшей мере на двух различных энергетических уровнях включает в себя размещение биологического материала в контейнере для образцов.

5. Способ по п.1, в котором величину излучения, пропущенного через образец биологического материала на указанных двух энергетических уровнях, определяют по отношению к калибровочному эталонному значению.

6. Способ по п.5, в котором калибровочное эталонное значение определяют посредством измерения пропускания излучения через эталонный материал предварительно определенной толщины, причем указанное калибровочное измерение предпочтительно осуществляют непосредственно до и/или после каждого измерения пропускания через биологический материал, а эталонным материалом предпочтительно является алюминий.

7. Способ по п.1, в котором тип материала для биологического материала идентифицируют в указанной справочной базе данных на основе определенных величин излучения, пропущенного через указанный образец биологического материала на указанных двух энергетических уровнях.

8. Способ по п.7, в котором тип материала для биологического материала идентифицируют в указанной справочной базе данных как тип материала, обладающий наиболее близким T-значением, причем указанное T-значение вычисляют следующим образом:

где R1=ln (N01/N1), т.е. натуральный логарифм отношения калиброванного эталонного значения пропускания N01 к значению пропускания через биологический материал N1 на первом энергетическом уровне, R2 представляет собой аналогичное отношение для второго энергетического уровня, µwater1 представляет собой коэффициент ослабления для воды на первом энергетическом уровне, µwater2 представляет собой коэффициент ослабления для воды на втором энергетическом уровне, a Xwater представляет собой эквивалентный слой воды.

9. Способ по п.1, в котором содержание влаги в указанном образце биологического материала определяют посредством определения K-значения для указанного биологического материала, причем указанное K-значение вычисляют следующим образом:

где N01, N02 представляют собой калиброванные эталонные значения для пропускания на двух энергетических уровнях, N1, N2 представляют собой значения пропускания через биологический материал на указанных энергетических уровнях, а оценку содержания влаги в указанном биологическом материале осуществляют посредством сравнения указанного вычисленного K-значения с соответствующими K-значениями для идентифицированного типа материала в указанной справочной базе данных.

10. Способ по п.1, в котором сканирование образца биологического материала с использованием электромагнитного излучения по меньшей мере на двух различных энергетических уровнях включает первое сканирование на первом энергетическом уровне и последующее второе сканирование на втором энергетическом уровне.

11. Способ по п.1, в котором излучение на обоих указанных энергетических уровнях испускает один источник излучения, работающий в диапазоне энергий пикового напряжения 20-150 кВ.

12. Устройство для измерения содержания влаги в биологическом материале в автоматизированной процедуре, при этом устройство содержит:
справочную базу данных, содержащую данные для множества различных типов материалов с известным содержанием влаги;
сканирующее устройство для сканирования образца биологического материала с использованием электромагнитного излучения по меньшей мере на двух различных энергетических уровнях;
детектор для определения величины излучения, пропущенного через указанный образец биологического материала на указанных двух энергетических уровнях; и
процессор для идентификации типа материала в указанной справочной базе данных, наиболее схожего с биологическим материалом образца, и определения содержания влаги в указанном образце биологического материала на основе указанного идентифицированного типа материала и указанных определенных величин излучения, пропущенного через образец;
причем по меньшей мере два различных энергетических уровня имеют различные длины волн рентгеновского излучения.

13. Устройство по п.12, дополнительно содержащее по меньшей мере два источника излучения для формирования по меньшей мере на двух различных энергетических уровнях, предпочтительно по меньшей мере по одному источнику излучения для каждого конкретного энергетического уровня.

14. Устройство по п.12 или 13, в котором предусмотрены по меньшей мере два детектора для определения величины излучения, пропущенного через указанный образец биологического материала на указанных двух энергетических уровнях, предпочтительно по меньшей мере по одному детектору для каждого конкретного энергетического уровня.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для измерения комля древесного растения. Для этого проводят выбор пробной площади, отбор дерева на пробной площади, описание свойств выбранного дерева и места его произрастания.

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для измерения ветвей кроны дерева ели. Для этого проводят описание свойств выбранного учетного дерева и места его произрастания.

Изобретение относится к производству древесных композиционных материалов (ДКМ) и может быть использовано при определении их химической безопасности. .

Изобретение относится к лесной промышленности и может быть использовано для анализа кроны учетной ели по испытаниям хвоинок годичных веточек. .

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству плоских пластинчатых материалов, таких как пиломатериалы и строганый шпон, получаемых путем продольного раскроя круглых лесоматериалов.

Изобретение относится к технике выявления и измерения морфологической неоднородности (структура) древесины внутри отдельных годичных колец. .

Изобретение относится к экологическому и технологическому мониторингу ландшафтов вдоль трасс продуктопроводов различных типов, в частности нефте- и газопроводов, а также линий электропередачи и связи, с травяной и древесной растительностью, растущей в промежутках времени между расчистками трассы.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при анализе токсичности клееных древесных материалов. .

Изобретение относится к неорганической химии и, в частности, к технологиям диагностирования материалов химической и атомной промышленности. .

Изобретение относится к лесной, деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при сертификации древесины на корню в условиях лесного хозяйства и лесозаготовок, а также при сертификации древесины круглых и пиленых древесных материалов в условиях переработки древесного сырья и механической обработки древесины. Cпособ осуществляют введением сравнительных испытаний, хотя бы на одной технологической операции механической обработки древесины, между ультразвуковым испытанием на кернах и хотя бы одним стандартизированным способом испытания на стандартных образцах, например, на прочность древесины на образцах размерами 20×20×30 мм, затем определение значений переходного коэффициента от акустических показателей кернов, извлеченных из растущего дерева или круглых и пиленых лесоматериалов, находящихся в штабеле, к прочности древесины на стандартны, образцах, изготовленных из этих же древесных заготовок, а затем применение полученных значений переходного коэффициента на весь объем партии древесины, заготовленной с одной лесосеки или лесного участка. После взятия кернов изготовляют стандартные образцы, их измеряют ультразвуковым прибором, затем стандартные образцы испытывают на механические показатели древесины, а по результатам испытаний рассчитывают переходные коэффициенты между ультразвуковыми показателями кернов и стандартных образцов, а также переходные коэффициенты между ультразвуковыми показателями кернов и механическими показателями стандартных образцов. Достигается повышение надежности испытаний и расширение функциональных возможностей. 1 н.п., 2 з.п. формулы,1 прим., 3 ил.

(57) Изобретение относится к области лесной промышленности и предназначено для раннего выявления резонансных свойств древесины на корню. Образец зафиксирован с усилием затяжки 1,0 Нм через ленту из резины общего назначения твердостью в пределах 50-60 условных единиц, проложенную в зоне контактов кулачков зажима, с техническим зазором 1,0 между концами ленты 1,0-2,0 мм. Заявленный способ позволяет быстро и точно определить резонансные свойства древесины. 4 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к способу ультразвукового испытания технической древесины в виде чураков, например специальных сортиментов в виде резонансных чураков, и может быть использовано при сертификации древесины в условиях лесозаготовок, лесного хозяйства и деревообработки при контроле качества чураков при различных условиях их хранения, а также в инженерной экологии при оценке экологического качества территории по значениям скорости ультразвука древесины чураков, заготовленных на данной территории. Способ включает хранение технической древесины в виде чураков с естественной сушкой в штабелях до достижения устойчивой влажности, нанесение на торцы чурака радиальных линий с метками, установление датчиков ультразвукового прибора относительно меток на торцы, измерение ультразвуковых параметров древесины вдоль чурака по меткам. Непосредственно в штабеле на торцы испытуемого чурака дополнительно к радиальным линиям с метками наносят по две линии в виде концентрических окружностей, отмечающие присердцевинную, спелодревесную и заболонную зоны. Относительно примерно симметричных меток на торцах чурака устанавливают датчики ультразвукового прибора. После проведения измерений выявляют закономерности изменения ультразвуковых параметров древесины вдоль чурака. Способ обеспечивает упрощение процесса и снижение трудоемкости ультразвукового испытания и сертификации технической древесины в виде чураков и короткомерных спецсортиментов в штабеле, а также расширение функциональных возможностей метода ультразвукового испытания на заболонной и спелодревесной зонах сечения круглых лесоматериалов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл., 1 пр.

Изобретение относится к дендрометрии при изучении относительного сбега комля в ходе роста и развития деревьев, преимущественно берез, и может быть использовано при фитоиндикации качества территорий и разработке мероприятий по защите земельных участков от водной эрозии, а также в дендроэкологическом мониторинге за развитием овражной сети с учетом изменений относительной формы комля растущих березовых деревьев. Способ анализа относительного сбега комля в ходе роста и развития березы, произрастающей на склоне оврага, характеризуется тем, что поперек оврага выбирают пробную площадь с деревьями, затем выбирают на пробной площади учетные деревья, измеряют высоту кроны и полную высоту учетных деревьев. У каждого учетного дерева на стандартной высоте 1,3 м измеряют диаметр и одновременно периметр поперечного сечения ствола. Комель дерева принимают в виде симметричной геометрической фигуры, расположенной вдоль вертикальной оси ствола учетного дерева. Высоту комля у каждого учетного дерева измеряют от поперечного сечения комля на корневой шейке до точки пересечения вертикальной оси с поверхностью почвы. Затем от этой точки до периферии комля на нижней стороне по склону измеряют полупериметр нижнего поперечного сечения комля. После этого с учетом местного угла склона у каждого учетного дерева дополнительно измеряют максимальную высоту комля от корневой шейки ствола до поверхности почвы на нижней стороне по склону у комля. По множеству измеренных берез выполняют расчеты относительных показателей в виде коэффициента формы поперечного сечения ствола дерева на стандартной высоте 1,3 м, относительного сбега поперечного сечения ствола дерева от корневой шейки до стандартной высоты 1,3 м, относительного сбега комля дерева от сечения на высоте комля до стандартной высоты над корневой шейкой дерева. Затем статистическим моделированием выявляют связь между параметрами относительного сбега комля берез, произрастающих на склоне оврага, относительно поперечного сечения на стандартной высоте и угла склона. Способ обеспечивает расширение функциональных возможностей анализа по относительному сбегу комлевой части деревьев, произрастающих на склоне оврага или холма, а также повышение точности измерений березы ниже корневой шейки, начиная от стандартной высоты ствола в 1,3 м над корневой шейкой дерева до поверхности склона оврага или холма. 5 з.п. ф-лы, 12 ил., 11 табл., 1 пр.

Изобретение относится к дендрометрии при изучении роста и развития комля деревьев, преимущественно берез, и может быть использовано при фитоиндикации территорий и разработке мероприятий по защите земельных участков от водной эрозии, экологических и климатических технологий, а также в дендроэкологическом мониторинге за развитием овражной сети и рационализации землепользования с учетом изменений формы комля растущих, в частности, березовых деревьев. Cпособ включает выбор пробной площади с учетными деревьями, измерение высоты кроны и полной высоты всех учетных деревьев. Форму комля как симметричную геометрическую фигуру учитывают от поперечного сечения комля на пересечении с поверхность почвы до стандартной высоты 1,3 м. Проводят измерения периметров комля не менее чем в трех поперечных сечениях комля каждого учетного дерева ниже корневой шейки ствола, а по измеренным данным, дополнительно с учетом периметров корневой шейки и сечения ствола на стандартной высоте 1,3 м, выявляют математическую закономерность симметричной формы комля по единой общей формуле. По параметрам выявленной единой математической закономерности формы комля выявляют рейтинг учетных деревьев для оценки качества формы комля, после чего выявляют закономерности с волновыми возмущениями влияния параметров учетных деревьев и их комлей на параметры в общем виде у математического уравнения формы комля. Для оценки качества места произрастания выделяют закономерности с волновыми возмущениями с сильной теснотой коррелятивной вариации для последующего выделения лимитирующих факторов комля и самого учетного дерева. Способ обеспечивает расширение функциональных возможностей анализа формы комля деревьев, прежде всего берез, произрастающих на ровной местности или на склоне оврага, а также повышение точности измерений деревьев ниже корневой шейки, начиная от стандартной высоты ствола в 1,3 м над корневой шейкой дерева до поверхности почвы. 5 з.п. ф-лы, 14 ил., 8 табл., 1 пр.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения прочности растительных материалов (соломы, зерен злаков, отходов древесины и др.) в условиях сдвига с целью обоснованного расчета и конструирования измельчающего оборудования. Устройство содержит рабочие органы, нагружающее устройство с измерителем усилия сдвига. Рабочие органы выполнены в виде внешнего неподвижного и внутреннего подвижного цилиндров, сопряженных между собой по посадке с зазором и имеющих соосные радиальные отверстия одного диаметра для размещения испытуемых образцов. Диаметр сечений испытуемых образцов соответствует диаметру соосных радиальных отверстий, а их длина - суммарной толщине стенок внешнего неподвижного и внутреннего подвижного цилиндров, которые в свою очередь снабжены соответственно охватывающим и охватываемым вкладышами для фиксации испытуемых образцов. Технический результат: повышение достоверности результатов определения сдвиговой прочности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам определения содержания лигнина Класона. Способ определения лигнина заключается в том, что к лигноцеллюлозному материалу добавляют водно-диоксановый раствор, полученный смешением концентрированной азотной кислоты и 1,4-диоксана в соотношении 1:4 (по объему), реакционную смесь нагревают на кипящей водяной бане в течение 15 минут, затем добавляют 2 М раствор гидроксида натрия, объем реакционной смеси доводят дистиллированной водой и фильтруют, измеряют оптическую плотность фильтрата при 440 нм, и по величине оптической плотности судят о содержании лигнина в целлюлозном полуфабрикате. Изобретение заключается в упрощении и ускорении выполнения анализа. 2 табл., 24 пр.

Изобретение может быть использовано для автоматического измерения объема пучка лесоматериалов, находящегося на движущемся объекте. В способе движущийся объект пропускают через измерительное устройство - измерительную рамку, оснащенную лазерными сканерами, которые измеряют внешний контур пучка, его длину и суммарную площадь торцов лесоматериалов. Полученные данные передают в компьютер с программным обеспечением. После обработки данные заносят в карточку вместе с видеоинформацией об измеряемом объекте и по мобильной телефонной связи передают на центральную базу учета данных. Измерения объема пучка лесоматериалов могут производиться в любую погоду и в любое время суток. Технический результат - упрощение измерения объема пучка лесоматериалов вне зависимости от их вида, в том числе за счет измерения суммарной площади торцов с помощью сканера. 1 ил.

Изобретение относится к области исследования материалов строительных конструкций здания с помощью тепловых средств. Способ выявления параметров локального пожара включает проведение технического осмотра строительных конструкций деревянного перекрытия здания, подвергавшихся действию термического градиента в условиях локального пожара; выявление схемы огневого воздействия на составные элементы перекрытия; установление породы и сорта строительной древесины, показателей ее плотности и влажности в естественном состоянии, массивности элементов деревянного перекрытия, нахождение нормативного сопротивления строительной древесины на изгиб и скорости ее выгорания, отличающийся тем, что технический осмотр деревянного перекрытия здания дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров площади горения, назначают контрольную ячейку перекрытия в очаге пожара, измеряют площадь поперечного сечения проемов ячейки перекрытия, вычисляют показатель проемности ячейки перекрытия; определяют толщину слоя обугливания поперечного сечения элементов деревянного перекрытия; вычисляют величину горючей загрузки, массовую скорость выгорания строительной сосновой древесины в ячейке перекрытия и коэффициент снижения скорости выгорания сосновой древесины, затем выявляют длительность локального пожара и максимальную температуру локального пожара, которые вычисляют из заданных соотношений. Достигается получение достоверной оценки основных параметров разрушительности прошедшего пожара, а также снижение трудоемкости и сокращение сроков проведения технического осмотра термоповрежденных элементов деревянного перекрытия здания. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

Изобретение относится к заготовке, обработке и транспортировке лесоматериалов и может быть использовано для определения объемов круглого леса. Согласно способу производят фотосъемку торцов штабеля бревен цифровым устройством. На основе полученного изображения строят модель штабеля бревен. На изображении распознают контуры торцов всех бревен. Из распознанных контуров торцов выбирают шаблонный объект с известными размерами и сравнивают известные размеры торца шаблонного бревна и размеры полученного изображения торца этого бревна. На основании полученных данных вычисляют калибровочные коэффициенты, с учетом которых находят площадь торцов всех бревен. Далее определяют ориентацию каждого бревна в штабеле сопоставлением полученных размеров торцов бревен, соответствующих комлю и вершине. С учетом длины штабеля рассчитывают объем каждого бревна и путем суммирования объемов всех бревен определяют кубатуру всего штабеля. Технический результат - повышение точности результатов измерения. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх