System pomiaru wilgotności, zasolenia i temperatury materiałów porowatych, zwłaszcza gleby

BIOGOSPODARKA ROLNO-SPOŻYWCZA, LEŚNO-DRZEWNA I ŚRODOWISKOWA

ikona bez podpisów - fiolet: 
/sites/default/files/biale_drzewno_papiernicza-05-05%20kopia.png
/sites/default/files/styles/miniaturka_200x200/public/branze/drzewno_2.jpg?itok=AadXDpMV

ZRÓWNOWAŻONA ENERGETYKA

ikona bez podpisów - fiolet: 
/sites/default/files/biale_energetyka-02-02_0%20kopia.png
/sites/default/files/styles/miniaturka_200x200/public/branze/energetyka_0_0.jpg?itok=AKDxavbf

ZDROWE SPOŁECZEŃSTWO

ikona bez podpisów - fiolet: 
/sites/default/files/biale_medycyna-01_0%20kopia.png
/sites/default/files/styles/miniaturka_200x200/public/branze/medycuna_3.jpg?itok=_mNGAmDJ

SUROWCE NATURALNE I GOSPODARKA ODPADAMI

ikona bez podpisów - fiolet: 
/sites/default/files/biale_opakowania_poligrafia-10-10_0%20kopia.png
/sites/default/files/styles/miniaturka_200x200/public/branze/opakowania_0.jpg?itok=Fu08asKg

INNOWACYJNE TECHNOLOGIE I PROCESY PRZEMYSŁOWE (W UJĘCIU HORYZONTALNYM)

ikona bez podpisów - fiolet: 
/sites/default/files/gradient_budownictwo-09_0.png
/sites/default/files/styles/miniaturka_200x200/public/branze/budownictwo.jpg?itok=-PEpG3sj

System pomiaru wilgotności, zasolenia i temperatury materiałów porowatych, zwłaszcza gleby

r.krzemianowski@ipan.lublin.pl
Forma ochrony: 
Patent
Chronione prawem autorskim
Forma komercjalizacji: 
Współpraca techniczna (umowa o doradztwo)


Dawca jest jedynym podmiotem uprawnionym do technologii
Opis technologii: 

Potrzeba wyznaczania wilgotności materiału porowatego jest niezbędna przy utrzymania reżimu technologicznego w przetwórstwie żywności, produkcji materiałów budowlanych, nawadnianiu gleby, monitoringu środowiska, przechowalnictwie, transporcie i in. Pomiar wilgotności materiałów porowatych realizowany jest standardowo metodą suszarkową, tzn. ważąc wilgotną próbkę materiału, która następnie jest suszona w warunkach zgodnych z odpowiednią normą. Ta metoda jest czaso- i zasobochłonna i nie poddaje się automatyzacji.

Metoda TDR (ang. Time DomainReflectrometry) pomiaru wilgotności materiałów porowatych, zwłaszcza gleby, pozbawiona jest wad metody suszarkowej. Jest ona oparta na pomiarze czasu podróży impulsu napięcia elektrycznego wzdłuż metalowych prętów sondy umieszczonej w badanym materiale. Cząsteczki wody mają wbudowany moment dipolowy. Ta unikatowa właściwość dielektryczna powoduje, że czas podróży wspomnianego impulsu elektrycznego warunkowany jest głównie od zawartości wody w materiale.

Nasze rozwiązanie metodyczne i aparaturowe umożliwia pomiar wilgotności materiału z dokładnością ±2%. Pomiar trwa kilka milisekund, jest nieniszczący, a zależność wilgotności od czasu mierzonego przyrządem TDR jest taka sama dla dużej grupy materiałów porowatych. Stosując indywidualną kalibrację badanego materiału można dwukrotnie zmniejszyć ten błąd. Zmierzona wilgotność materiału porowatego nie zależy od jego zasolenia ponieważ pomiar dokonywany jest w wysokich częstotliwościach (~1 GHz).

Zalety/korzyści z zastosowania technologii: 

Zastosowana technologia umożliwia zastąpienie powszechnie stosowanej, archaicznej metody pomiaru wilgotności materiałów porowatych w sposób szybki, nieniszczący i umożliwiający zastosowanie w automatycznych liniach produkcji i przetwarzania materiałów.

Opracowane urządzenia pomiarowe (sondy i mierniki) umożliwiają dodatkowy pomiar zasolenia i temperatury materiału z tej samej objętości i w tym samym czasie.

Uzyskana dokładność pomiaru jest wystarczająca w większości zastosowań. Dokładność tą można zwiększyć poprzez indywidualną kalibrację danego materiału.

Sondy pomiarowe TDR oraz odpowiednie mierniki opracowane w IA PAN w Lublinie mierzą trzy wielkości fizyczne jednocześnie i z tej samej objętości materiału, tzn. wilgotność, elektryczną konduktywność (silnie skorelowaną z zasoleniem materiału) oraz temperaturę.

Opracowane zostały dwa rodzaje mierników: polowy typu FOM/mts i 8-kanałowy typu TDR/MUX/mpts, który stosowany jest w pomiarach laboratoryjnych i instalacjach polowych. Oba mierniki zasilane są bateryjnie, posiadają możliwość rejestracji danych oraz połączenia z komputerem PC. Na bazie mierników TDR/MUX/mpts opracowano i wdrożono system monitoringu wilgotności, temperatury, zasolenia gleby oraz potencjału matrycowego wody w glebie, który może zbierać dane z kilkuset sond pomiarowych i wysyłać dane bezpośrednio do komputera użytkownika przy użyciu bezprzewodowego łącza telefonii komórkowej.

Zastosowanie rynkowe: 

Utrzymanie reżimu technologicznego poprzez pomiar w czasie rzeczywistym ilości wody w przetwarzanym materiale.

Monitoring parametrów fizycznych i chemicznych gleby, wilgotność materiału, np. gleby jest silnie skorelowana z większością parametrów środowiskowych.



Dawca technologii oferuje doradztwo związane z wdrożeniem
Doradztwo w zakresie: 

Opracowanie dedykowanych sond pomiarowych TDR, indywidualna kalibracja badanego materiału w celu zmniejszenia błędu pomiarowego, opracowanie dedykowanego oprogramowania, integracja systemu pomiarowego TDR z istniejącym systemem pomiarowym.

Załącznik: 

Dawca technologii:
Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego Polskiej Akademii Nauk

Dane kontaktowe

prof. dr. hab. Wojciech Skierucha
(81) 7445061 wew. 125

Kontakt z ARP

<strong>Nazwa podmiotu / Imię i nazwisko </strong>:

Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego Polskiej Akademii Nauk
<strong>Czy prawa własności do technologii mają również inne podmioty / osoby?</strong>:

Nie
<strong>Nazwa technologii</strong>:
System pomiaru wilgotności, zasolenia i temperatury materiałów porowatych, zwłaszcza gleby
<br/><strong>Forma ochrony</strong>:
Patent, Chronione prawem autorskim
<br/><br/><strong>Dojrzałość technologii</strong>:
<br/><br/><strong>Forma komercjalizacji</strong>:
Współpraca techniczna (umowa o doradztwo)
<br/><br/><strong>Opis technologii</strong>:

Potrzeba wyznaczania wilgotności materiału porowatego jest niezbędna przy utrzymania reżimu technologicznego w przetwórstwie żywności, produkcji materiałów budowlanych, nawadnianiu gleby, monitoringu środowiska, przechowalnictwie, transporcie i in. Pomiar wilgotności materiałów porowatych realizowany jest standardowo metodą suszarkową, tzn. ważąc wilgotną próbkę materiału, która następnie jest suszona w warunkach zgodnych z odpowiednią normą. Ta metoda jest czaso- i zasobochłonna i nie poddaje się automatyzacji.

Metoda TDR (ang. Time DomainReflectrometry) pomiaru wilgotności materiałów porowatych, zwłaszcza gleby, pozbawiona jest wad metody suszarkowej. Jest ona oparta na pomiarze czasu podróży impulsu napięcia elektrycznego wzdłuż metalowych prętów sondy umieszczonej w badanym materiale. Cząsteczki wody mają wbudowany moment dipolowy. Ta unikatowa właściwość dielektryczna powoduje, że czas podróży wspomnianego impulsu elektrycznego warunkowany jest głównie od zawartości wody w materiale.

Nasze rozwiązanie metodyczne i aparaturowe umożliwia pomiar wilgotności materiału z dokładnością ±2%. Pomiar trwa kilka milisekund, jest nieniszczący, a zależność wilgotności od czasu mierzonego przyrządem TDR jest taka sama dla dużej grupy materiałów porowatych. Stosując indywidualną kalibrację badanego materiału można dwukrotnie zmniejszyć ten błąd. Zmierzona wilgotność materiału porowatego nie zależy od jego zasolenia ponieważ pomiar dokonywany jest w wysokich częstotliwościach (~1 GHz).


<strong>Zalety/korzyści z zastosowania technologii</strong>:

Zastosowana technologia umożliwia zastąpienie powszechnie stosowanej, archaicznej metody pomiaru wilgotności materiałów porowatych w sposób szybki, nieniszczący i umożliwiający zastosowanie w automatycznych liniach produkcji i przetwarzania materiałów.

Opracowane urządzenia pomiarowe (sondy i mierniki) umożliwiają dodatkowy pomiar zasolenia i temperatury materiału z tej samej objętości i w tym samym czasie.

Uzyskana dokładność pomiaru jest wystarczająca w większości zastosowań. Dokładność tą można zwiększyć poprzez indywidualną kalibrację danego materiału.

Sondy pomiarowe TDR oraz odpowiednie mierniki opracowane w IA PAN w Lublinie mierzą trzy wielkości fizyczne jednocześnie i z tej samej objętości materiału, tzn. wilgotność, elektryczną konduktywność (silnie skorelowaną z zasoleniem materiału) oraz temperaturę.

Opracowane zostały dwa rodzaje mierników: polowy typu FOM/mts i 8-kanałowy typu TDR/MUX/mpts, który stosowany jest w pomiarach laboratoryjnych i instalacjach polowych. Oba mierniki zasilane są bateryjnie, posiadają możliwość rejestracji danych oraz połączenia z komputerem PC. Na bazie mierników TDR/MUX/mpts opracowano i wdrożono system monitoringu wilgotności, temperatury, zasolenia gleby oraz potencjału matrycowego wody w glebie, który może zbierać dane z kilkuset sond pomiarowych i wysyłać dane bezpośrednio do komputera użytkownika przy użyciu bezprzewodowego łącza telefonii komórkowej.


<strong>Zastosowanie rynkowe</strong>:

Utrzymanie reżimu technologicznego poprzez pomiar w czasie rzeczywistym ilości wody w przetwarzanym materiale.

Monitoring parametrów fizycznych i chemicznych gleby, wilgotność materiału, np. gleby jest silnie skorelowana z większością parametrów środowiskowych.


<strong>Słowa kluczowe</strong>:<br/>
<br/><br/><strong>Dawca zapewnia doradztwo związane z wdrożeniem</strong>:
Tak
<strong>Doradztwo w zakresie</strong>:

Opracowanie dedykowanych sond pomiarowych TDR, indywidualna kalibracja badanego materiału w celu zmniejszenia błędu pomiarowego, opracowanie dedykowanego oprogramowania, integracja systemu pomiarowego TDR z istniejącym systemem pomiarowym.




Kontakt:
prof. dr. hab. Wojciech Skierucha
w.skierucha@ipan.lublin.pl
(81) 7445061 wew. 125
Dawcy - PDF