Znanych jest wiele metod wyznaczania porowatości i innych charakterystyk geometrycznych materiału porowatego. W klasycznych metodach objętość porów wyznacza się, mierząc za pomocą różnego typu wag, ilość cieczy lub gazu, które wniknęły do wnętrza badanej próbki. Jako ciecze piknometryczne stosuje się np. rtęć lub wodę. Napełnianie porów cieczą odbywa się albo samorzutnie (pod działaniem sił kapilarnych), albo pod wpływem wysokiego ciśnienia (gdy ciecz jest niezwilżająca).

Mówiąc o porowatości materiału trzeba zwrócić uwagę na fakt, że w zależności od zastosowanej metody pomiarowej możemy wyznaczać inną wartość tego parametru, a związane to jest z możliwością rozróżnienia kilku definicji porowatości. Stąd zachodzi konieczność precyzyjnego zdefiniowania mierzonych przez nas wielkości.

Całkowita porowatość próbki dana jest wzorem:

  (1)

gdzie V - całkowita objętość próbki, Vs - objętość szkieletu (ciała stałego).

Częściej wyznacza się porowatość efektywną, czyli stosunek objętości porów otwartych (mających połączenie bezpośrednie lub poprzez inne pory z otoczeniem) Vo do całkowitej objętości ciała porowatego:

  (2)

Korzystając z klasycznego porozymetru lub z wilgotnościomierza grawimetrycznego (stosując wodę jako ciecz piknometryczną), można wyznaczyć właśnie porowatość efektywną materiału. Porowatość ta powinna być nie większa niż porowatość całkowita, równość pomiędzy nimi zachodzi tylko wtedy, gdy wszystkie pory są połączone ze sobą (czyli otwarte).

Do pomiaru wilgotności ciał stałych wykorzystuje się metodę grawimetryczną nazywaną też metodą suszarkową. Polega ona na ogrzewaniu próbki w odpowiedniej dla danego materiału temperaturze do jej całkowitego wysuszenia. Przy założeniu, że po wysuszeniu całkowita nie związana strukturalnie woda została odparowana, oraz że na skutek suszenia masa materiału próbki nie uległa zmianie, masę wody szacuje się na podstawie różnicy masy próbki suchej i nasączonej. Na podstawie wartości masy próbki suchej i całkowicie nasyconej można również określić procent wilgotności odzyskanej według następującej zależności:

  (3)

gdzie: p - procent wilgotności odzyskanej, mw - masa próbki maksymalnie nasyconej wodą (wilgotnej), ms - masa próbki suchej.

W celu wyznaczenia porowatości wpierw obliczamy masę mc wody, która nasyci próbkę, korzystając z zależności:

m_c = mw - ms (4)

a następnie na tej podstawie obliczamy objętość zajmowaną przez tę wodę:

 (5)

gdzie ρc oznacza odczytaną z tablic gęstość wody (w temperaturze w jakiej dokonywaliśmy nasycenia próbki).

Korzystając ze wzorów (2) i (5) oraz objętości V próbki obliczonej na podstawie jej wymiarów, otrzymujemy, że:

  (6)

Przed przystąpieniem do pomiaru należy wybraną próbkę maksymalnie nasycić wodą. W tym celu próbkę kładziemy na bibule lub ściereczce i na górnej powierzchni próbki dozujemy kilka kropel wody, gdy woda wniknie do środka dodajemy kolejną kroplę i czynność tę powtarzamy, aż do momentu gdy woda przeniknie do bibuły. Uruchamiamy wilgotnościomierz i sprawdzamy wytarowanie wagi. Następnie umieszczamy badaną próbkę na szalce wilgotnościomierza i uruchamiamy program sterujący pomiarem. Program powinien rejestrować (zapisywać do wzoru) zależność masy próbki od czasu suszenia i zakończyć pomiar w momencie, gdy trzy kolejne odczyty pokażą taką samą wartość masy próbki.

Program na początku swego działania powinien ustawić parametry portu szeregowego (com1: lub com2:) zgodnie z parametrami portu wilgotnościomierza, uruchomić proces suszenie próbki, dokonać odczytu masy w odstępach czasowych podanych przez użytkownika aż do momentu zakończenia suszenia (spełnienia odpowiedniego warunku) oraz obliczyć procent wilgotności odzyskanej na podstawie wzoru (1) i na koniec określić porowatość efektywną próbki korzystając ze wzoru (2). Jako kryterium całkowitego wysuszenia próbki można przyjąć np. równość trzech kolejnych pomiarów.

Interfejs RS-232C jest jednym z interfejsów szeregowych. Występuje standardowo we wszystkich komputerach zgodnych z IBM PC i nowszych. W interfejs ten wyposażonych jest wiele urządzeń pomiarowych, w tym jednak przypadku nie zawsze interfejsy te są w pełni zgodne ze specyfikacją standardu (szczególnie jeśli chodzi o topografię połączeń). Sygnały przekazywane łączem RS232C można podzielić na trzy grupy:

• danych: RxD, TxD
• sterujących urządzeniem zewnętrznym: RTS, DTR
• kontrolne (odbierane z urządzenia): CTS, DSR, RI, DCD (lub RLSD).

Istnieją dwie podstawowe metody obsługi (dostępu) do portu szeregowego: pierwsza polega na bezpośrednim manipulowaniu rejestrami, druga opiera się na odwołaniu do funkcji BIOS’u (jest ona bezpieczniejsza, ale nakłada na użytkownika pewne ograniczenia).

Wilgotnościomierz OHAUS MB200 podłączony jest do komputera PC przez port szeregowy 9-cio żyłowym kablem.

Układ pinów we wtyczce prezentuje poniższy rysunek:

widok złącza od strony komputera oraz opis pinów:

Drukowanie jest bezpośrednio obsługiwane przez przycisk PRINT umieszczony na panelu sterowania.

Parametry transmisji (szybkość, długość słowa, parzystość, bit stopu) muszą być ustawione jednakowe dla portów wilgotnościomierza i komputera.

Budowa wilgotnościomierza

1 - Głowica susząca 2 - Element grzejny 3 - Czujnik temperatury 4 - Poziomnica 5 - Tacka 6 - Szalka 7 - Górny wyświetlacz 8 - Górny panel kontrolny 9 - Dolny wyświetlacz 10 - Dolny panel kontrolny 11 - Wyłączanie 12 - Włączanie/Tarowanie

Wilgotnościomierz może pracować w jednym z czterech podstawowych trybów:

• Normal Mode - suszenie próbki przez określony czas i w określonej temperaturze.
• Auto Dry Mode – suszenie próbki trwa dopóki nie zostanie osiągnięty określony jako parametr poziom wysuszenia.
• Multi – Temp Program – suszenie może odbywać się z różnymi parametrami czasu / temperatury dla programów (do 3), oraz zapis i odczyt parametrów suszenia dla różnych programów. Każdy z trzech programów (M1, M2 i M3) może składać się z jednego, dwóch lub trzech kroków oznaczonych odpowiednio M1-1, M1-2 i M1-3. Funkcja ta może być wykorzystana do gwałtownego suszenia silnie wilgotnych próbek. Najpierw ustawiamy wysoką temp. na okres czasu, kiedy ryzyko przegrzania jest małe, następnie zmniejszamy temp. grzania kiedy wzrośnie ryzyko przegrzania.
• Moisture Regain Mode – pozwala na obliczenie procentu wilgotności odzyskanej na podstawie formuły przedstawionej na stronie 2.

Wilgotnościomierz można obsługiwać z panelu sterowania bądź z poziomu programu.

Na panelu sterowania wagi znajdują się dwa wyświetlacze, 9 przycisków funkcyjnych, oraz 4 diody kontrolne. Na wyświetlaczu głównym (większym) pojawiają się wartości mierzonych parametrów. Mniejszy wyświetlacz pokazuje wartość parametrów stałych procesu, oraz aktualny czas i temperaturę. Poszczególne przyciski służą do:

• OFF – wyłączania wagi.
• ON / TARE – włączenia i wytarowania wagi.
• SELECT, “strzałka w górę” i “strzałka w dół” – ustawienia trybu pracy oraz stałych parametrów procesu (na małym wyświetlaczu pojawia się modyfikowany parametr, strzałkami określamy żądaną wartość).
• CANCEL, START, STOP i PRINT – do obsługi procesu suszenia.

Komendy wyjścia

Oznaczenie <CR> oznacza powrót karetki (znak o kodzie 13).