木材水分儀校準方法研究，本公司銷售的水分計有美國DELMHORST牌水分計,美國LIGNOMAT牌水分計,日本SANKO三高牌水分計.
(上海市計量測試技術研究院，上海200040)
摘要：根據木材含水率的定義，通過大量實驗，確定了可迅速定值、重復使用的高精度木材含水率試
樣，試樣的含水率范圍為7％～22％，擴展不確定度達到0．7％H20，從而解決了各類木材水分儀的
校準問題．
關鍵詞：木材含水率；水分儀；校準方法
中圖分類號： rH71 文獻標識碼：A
Research on the calibration m ethod of wood m oisture m eters
ZHANG W en·dong，WANG Guo·yah， ZHANGLi·fang
(Shanghai Inst．ofMe~urememandTestingTech．，Shanghai200040，China)
Abstract：Based on the definition of the wood moistureandlargeamount of experiments，the high precision
samples of wood moisture were developed，which canbeusedrepeatedlyand whose value can be determined
rapidly．The moisture range of the samples is from 7％ to 22％ anditsexpanding uncertainty is 0
．7％．Th ere．
by the problem of the calibration of all kinds ofwoodmoisturemetersis solved．
Key words：wood moisture；moisture meters；calibration method0
引言
在木材加工和使用中，含水率的測量極其重要．
目前，國內外木材含水率的測量儀器很多，主要有直
流電阻法、交流電容法(高周波)、微波法、紅外線法、
超聲波法、烘干稱重法等，其中現(xiàn)場*常用的為電阻
法和電容法．根據木材含水率的定義，國際法制計量
組織(OIML)通過了《木材水分測量儀檢定方法和檢
定設備通則》等國際建議(國際建議Na92)，美國材料
試驗協(xié)會(AS'I'M)通過了木材水分儀校準的標準試
驗方法(Da．A．A．A．-92)．按照上述方法，每次使用試樣
時都需烘干定值，十分麻煩．于是水分儀生產廠家往
往事先取得電阻、水分對照曲線，然后采用電阻法進
行出廠標定．因電阻、水分曲線由各廠家自行測得的
經驗數據繪制而成，數據本身具有離散性，且隨工作
電壓、樹種、測量設備、測量方法的不同而各不相同，
*終導致水分量值的混亂，因此尋求一種切實可行
的水分儀校準標定方法十分必要．筆者研制出了可
迅速定值、重復使用的高精度木材含水率試樣．
1 試樣的制備和定值
校準木材水分儀的關鍵是獲得標準含水率的木
材試樣．根據國標GB／T 1931—1991的方法，要確定
木材試樣的含水率，必須先稱得木材試樣濕重，然后
通過烘干稱得木材試樣干重，再通過計算得到含水
率．因此如果完全按照國標法，制作的木材試樣僅能
使用一次(不能重復使用)．由于木材含水率試樣的
制作過程十分復雜，且周期很長，因此如果制成的試
收稿日期：2003一o8一o9
作者簡介：張文東(1965一)，男，上海市人，上海市計量測試技術研究院**工程師，主要研究方向：濕度測量．
74‘ 鄭州輕-I-業(yè)學院學報(自然科學版) 2004焦
樣只能使用一次的話，木材水分儀的檢測成本將很
高，很難開展大批量的檢測．
根據多年來開展木材水分儀檢測的經驗，只要
靈活運用國標法，木材試樣就可重復使用．具體方法
如下：先取得試樣的干重，然后將試樣長期放置在一
定相對濕度的環(huán)境中，使其濕度達到平衡，然后在使
用時，只需取出試樣并稱重，就可得到該木材試樣的
含水率．恒濕環(huán)境采用飽和鹽溶液法獲得，根據試驗
結果，33％RH～93％RH的恒濕環(huán)境即可獲得約7％
～22％含水率的本材試樣．試樣使用完畢后，仍放回
原相對濕度環(huán)境中，以備下次使用．這樣試樣就可反
復使用，每次使用時只需稱取其濕重即可，整個過程
只需幾分鐘．當然，以上方法有一假設，即試樣的干
重在一定時間內是穩(wěn)定不變的．本文要探討的就是，
在多長時間內木材試樣干重的改變是可以允許的，
從而可確定試樣的有效期．
2 結果與討論
2．1 穩(wěn)定性測試
根據GB／Tl93l—l99l，木材含水率由下式
計算：
W ：二 ×100％①
m 0
式中 — — 試樣含水率／％；
m。— — 試樣試驗時的質量(濕重)；
m。— — 試樣全干時的質量(干重)．
由于成品試樣的濕重m．*終可通過天平稱重
得到，而干重m。只能采用初始的數據，因此確定試
樣干重m。的長期穩(wěn)定性十分重要．木材試樣干重
的穩(wěn)定性可能取決于木材自身的揮發(fā)性物質以及部
分化學成分的變化(如霉變等)．
考慮到含水率高的試樣容易霉變，其干重穩(wěn)定
性比低濕試樣差，選取含水率高的試樣進行穩(wěn)定性
測試，其結果能代表試樣的*大不穩(wěn)定性．
測試方法如下：將放置在93％RH恒濕環(huán)境中
0．5 a，1a，2 a的試樣，再次按照GB／T l93l—l99l方
法確定樣品的絕干重量(測試時剔除明顯發(fā)霉的試
樣)，再與初次測量的數據進行比較，從而確定所制
備試樣干重的長期穩(wěn)定性．對同一樹種、相同含
水率的不同試樣，取的*大值為*終結果．測試
結果見表1．
由表1可以看出，試樣干重在1a內變化率≤
表l試樣(白松)干重穩(wěn)定性測試結果
0．45％，2a內變化率≤0．81％．根據這_結果，可以
確定潮濕試樣(含水率>16％)的有效期為1a，干燥
試樣的有效期為2a．
2．2 試樣含水率均勻性測試
采用國標法確定的木材試樣含水率為試樣平均
含水率，因試樣的表面與中心之間的含水率可能存
在差異，因此局部的含水率可能與試樣平均含水率
不一致，而采用試樣檢定木材水分儀時也是測量局
部含水率，因此這種不一致性會造成檢定誤差，在制
備試樣時要盡量減少這種不一致性．試樣水分的均
勻性主要取決于試樣放置時間和放置方式，根據經
驗，放置方式是*關鍵因素．
由于均勻性數值比較小，所以必須采用分辨率
和穩(wěn)定性較好的儀器．我們采用電阻式木材水分儀
(上海木材工業(yè)研究所生產的s卜85型木材測濕
儀)進行測量．測量方法為：對試樣的正反兩個表面
測四角和中心共l0個點，測量結果的*大值與*小
值之差的1／2為該試樣的含水率不均勻性對同
一樹種的相同和不同含水率試樣，取的*大值為
*終結果．測試結果 =±2．0％．
2．3 試樣平衡時間
將干燥試樣放置在恒濕環(huán)境中，每隔一段時間
通過稱重確定其含水率，直至達到其平衡含水率．測
試結果顯示高濕試樣達到平衡含水率的時間為6個
月，低濕試樣則小于3個月．
2．4 不確定度分析
按照公式①，根據試樣的含水率均勻性和穩(wěn)定
性數據，可確定試樣定值的不確定度．合成標準不確
定度由下式表示：
(下轉第79頁)
第4期擴散硅壓力傳感器在水力模型實驗裝置液位測控中的應用
統(tǒng)．擴散硅壓力傳感器與AD590溫度傳感器件集成
在一塊芯片，共用接口電路，是對溫度、液位共同測
控的過程控制系統(tǒng)的有益嘗試．
圖3擴散硅壓力傳感器的標定及應用系統(tǒng)框圖
4 結論
通過分析及實驗表明，擴散硅壓力傳感器因具
有良好的線性化標準輸出、精度高、體積小、性價比
優(yōu)良、方便校驗與標定，非常適合應用于大型學生仿
真實驗裝置控制系統(tǒng)．如果將其與測溫傳感元件集
成在同一塊多功能測試芯片上，可對過程控制系統(tǒng)
實現(xiàn)多點的溫度和液位實時測控，如應用于啤酒發(fā)
酵罐群的溫度、壓力多點檢測，既可降低成本，又可
提高生產效率．
參考文獻：
[1] 沙占友．集成化智能傳感器原理與應用[M]．北京：電
子工業(yè)出版社，2004．
[2] 孫以材，劉玉嶺，孟慶浩．壓力傳感器的設計制造與應
(上接第74頁)
c √( ) ②
式中，／'／Z0和m1采用天平稱重，mo=92．31g，ml：
112．25 g，誤差為4-0．02g，由此引起的標準不確定
度為
／2,(m1)=／2,1(m0)=0．02／43=0．01
試樣殘留水分*大值估計為樣品重量的
0．1％，由此引起的標準不確定度為
／2,2(mo)=0．001mo／43=0．05
根據試驗結果，1a內由木材化學變化引起木材
干重變化的*大值為樣品重量的0．45％，即
／2,3(mo)=0．0045mo／43=0．24
于是
“( )=~／ (mo)+ ；( )+“；(" )=0．245
試樣含水率的均勻性為 =4-0．2％，由此引
起的標準不確定度為
( )=0．oo2／~ =0．12
代入式②得u(W)=0．345％，取k：2，得到試
樣的擴展不確定度為
M(W)=0．7％ (W =21．6％，k：2)
木材水分儀的實際誤差一般都超過±2．0％
H20，因此擴展不確定度為0．7％H20的標準試樣可
滿足絕大多數木材水分儀的校準要求．
3 結論
該方法可制備出各種樹種的含水率試樣，1 a內
試樣含水率定值的擴展不確定度為0．7％HzO，從而
可用于電阻式、電容式等各式木材水分儀的校準．本
法也適用于紙張、建材等固體水分儀．
參考文獻：
[1] GB／T 1931一l99l，木材含水率測定方法[s]．
[2] D4．444- 92，Standard Test Methods for Use and Calibration of
Hand-Held Moisture Meters
本公司銷售水分計有:F-2000,J-2000,BD-2100,P-2000,C-2000,詳細網址:http://www.28770445.com