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Littérature : Extrait d'une étude d'un institut des minéraux
Extrait du communiqué de l'institut des minéraux de l'université de Clausthal
Description de la sonde capacitive FMG
Elle est composée d'un oscillateur et d'un condensateur de mesure. Le principe est basé sur la mesure de la constances diélectrique en combinaison avec l'amortissement des hautes fréquences par l'humidité du produit en contact avec la sonde. Ces deux valeurs électriques sont fortement influencées par la teneur en eau du produit.
Le poids spécifique du produit et le pH de l'eau n'influence pas la mesure (sel marin).
Conduite des essais :
Les essais en laboratoire ont été exécutés dans un récipient aux dimensions suivantes : 210 x 210 x 140 cm.
La sonde a été implantée sur le fond, au centre du récipient et sur le côté, à 75 mm du fond. Les échantillons, dont l'humidité a été déterminée par ailleurs, ont été homogénéisés mécaniquement et mis dans le récipient.
Les échantillons aux granulométries suivantes ont été utilisés :
Sable : 0,65/1 mm
Sable : 0,0 / 3 mm
Gravier : 3,0 / 7 mm
Tableau n°1
Mesure d'humidité du sable 0.63 / 1 mm
|
Teneur eau |
Mesure de la sonde (%) |
|
|
Au fond |
Sur le côté |
|
|
0 |
0 |
0 |
|
2 |
2.0 |
2.0 |
|
4 |
3.8 |
4.0 |
|
6 |
5.8 |
5.6 |
|
8 |
7.5 |
7.3 |
|
10 |
9.8 |
9.5 |
|
12 |
12.0 |
11.4 |
|
14 |
14.5 |
13.3 |
|
16 |
17.0 |
15.1 |
Le tableau 2 confirme ces résultats pour le sable 0,0 / 3 mm en fonction de l'implantation de la sonde à 3 hauteurs différentes :
H1 = 130 cm
H2 = 65 cm
H3 = 5 cm
|
Hauteur dans récipient |
3.0% |
6.0% |
9.0% |
12.0% |
15.0% |
18.0% |
|
1 |
2.8 |
5.9 |
8.8 |
11.8 |
13.2 |
13.9 |
|
2 |
2.8 |
6.0 |
9.4 |
12.3 |
14.0 |
15.9 |
|
3 |
2.8 |
6.2 |
9.5 |
13.1 |
16.0 |
17.6 |
Les mesures ont été limitées de 0 à 10 %, car au-delà de 10%, sur des gravillons, une homogénéité de l'humidité dans l'échantillon ne peut être obtenue. (ségrégation rapide)
Les résultats sont dans leurs principes identiques à ceux des sables de 0,63/1mm. et 0/3 mm.
|
Humidité contrôlée échantillon |
Mesure au fond |
Mesure sur le côté |
|
0 % |
0 |
0 |
|
2 % |
2.0 |
2.3 |
|
4 % |
3.9 |
4.1 |
|
6 % |
6.0 |
5.9 |
|
8 % |
8.4 |
7.6 |
|
10 % |
10.3 |
9.3 |
Mesure des influences de la température sur les mesures de la sonde :
Les échantillons de sable de 0/3 mm. ont été mis dans un caisson climatisé, contrôlé à des température de +10°C et +30°C et à différentes humidité de 0 à 10 % suivant tableau ci-après :
|
Humidité contrôlée échantillon |
10°C |
30°C |
|
0 % |
0.0 |
0.0 |
|
2 % |
2.0 |
2.1 |
|
4 % |
4.0 |
4.1 |
|
6% |
5.7 |
5.8 |
|
10 % |
9.8 |
9.8 |
Influence de la nature des matériaux sur les mesures de la sonde :
-
Nature des échantillons
Poids spécifique
densité
Quarz 0/3 mm.
2.62
1.34
Calcaire 0/3 mm.
2.73
1.48
Basalte 0/3 mm.
2.89
1.52
-
Nature des
matériaux
Humidité contôlée échantillon %
Mesure de la sonde %
Quarz
2.0
2.0
Calcaire
2.0
2.2
Basalte
2.0
2.1
Quarz
4.0
4.0
Calcaire
4.0
3.8
Basalte
4.0
4.0
Quarz
6.0
5.8
Calcaire
6.0
5.6
Basalte
6.0
5.6
Quarz
10.0
9.8
Calcaire
10.0
9.6
Basalte
10.0
9.6
Un échantillon de sable 0.63/1 mm., dont l'humidité est connue, a été mesuré dans une colonne de 200 mm. de diamètre et 300 mm. de hauteur avec une pression variant de 0 à 30 kg.
|
Humidité contrôlée |
Mesure de la sonde |
|||||||
|
|
0 kg |
10 kg |
20 kg |
30 kg |
||||
|
0.0 % |
0.0 |
0.0 |
0.0 |
0.0 |
||||
|
2.0 % |
2.0 |
2.1 |
2.2 |
2.4 |
||||
|
4.0 % |
3.8 |
4.1 |
4.3 |
4.4 |
||||
|
6.0 % |
5.6 |
6.0 |
6.2 |
6.4 |
||||
|
8.0 % |
7.8 |
8.5 |
9.5 |
10.2 |
||||
|
10.0 % |
9.8 |
12.1 |
13.0 |
13.2 |
||||
|
12.0 % |
12.0 |
14.8 |
15.0 |
15.5 |
||||
|
14.0 % |
14.5 |
16.0 |
16.7 |
16.6 |
||||
Ces essais ont permis de constater qu'avec des échantillons de sables de 0.63 / 1 mm. on obtenait une même valeur d'humidité pour une même pression. Les résultats montrent une reproductibilité de la mesure pour une pression identique.
CONCLUSION :
Ces essais de mesure de l'humidité des matériaux avec une sonde de mesure capacitive du type FMG donnent des résultats exploitables et satisfaisants. Ils démontrent que la nature des matériaux de même granulométrie, le ph de l'eau et les variations de température n'ont pratiquement pas d'influence.
Ces sondes sont opérationnelles pour des granulométries allant jusqu'à 7 voire 9 mm., la limite étant la ségrégation rapide de l'eau.
L'implantation de la sonde joue un rôle important avec la pression exercée par le produit.
La rapidité de mesure ( jusqu'à 100 mesures par secondes) et la simplicité de l'étalonnage ( 2 potentiomètres) en fait un outil fiable et opérationnel en milieu industriel rude comme les centrales à béton.
