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烘干法水分測定儀原理

烘干法又叫“加熱失重法”，采用物理分析方法測定水分含量值，利用加熱對水分揮發(fā)的影響，將物料中的水分烘干。傳統(tǒng)比較通用的水分測定方法是烘箱法，是將物料樣品放入烘箱烘干，利用電子天平對物料烘干前后分別進行稱重后，人工計算得出水分值。該方法測定一個樣品需要2~4個小時，對于一些高節(jié)奏生產(chǎn)的企業(yè)，烘箱法嚴重影響生產(chǎn)效率，已達不到該類企業(yè)的使用需求。

采用鹵素加熱技術(shù)，升溫比市場上傳統(tǒng)紅外加熱技術(shù)快40%

在該背景下，維科美拓水分儀采用一種高效率的烘干加熱器—高品質(zhì)環(huán)狀鹵素燈（遠紅外水分快速測定儀采用遠紅外暗場加熱器）對樣品進行加熱，替代傳統(tǒng)烘箱加熱，該種方法加熱速度快、加熱均勻。維科美拓烘干法水分快速測定儀將烘箱干燥法進行一體化升級，將加熱模塊、稱重模塊、操作模塊、人機智能模塊完美的結(jié)合在一起，系統(tǒng)可根據(jù)測定趨勢智能停機并分析樣品水分值，將結(jié)果結(jié)果直接顯示在屏幕上，實現(xiàn)一鍵啟動即可獲取可靠結(jié)果，測定結(jié)果與烘箱法具有良好的一致性，一般樣品的測定僅需幾分鐘即可完成，工作效率遠高于烘箱法，廣受企業(yè)用戶的青睞與好評。

卡爾費休水分儀原理與發(fā)展

卡爾費休法簡稱費休法，是1935年卡爾·費休(Karl Fischer)提出的測定水分的容量分析方法。費休法是測定物質(zhì)水分的各類化學方法中，對水最為專一、最為準確的方法。雖屬經(jīng)典方法但經(jīng)過近年改進，提高了準確度，擴大了測量范圍，已被列為許多物質(zhì)中水分測定的標準方法。

費休法有滴定法與庫侖電量法兩種方法。 適用于許多無機化合物和有機化合物中含水量的測定。 是世界公認的測定物質(zhì)水分含量的經(jīng)典方法。可快速測定液體、固體、氣體中的水分含量，是最專一、最準確的化學方法，為世界通用的行業(yè)標準分析方法。廣泛應(yīng)用在石油、化工、電力、醫(yī)藥、農(nóng)藥行業(yè)及院校科研等原理。

利用卡爾費休法測定物質(zhì)中水分是一種重要而靈敏的化學分析方法，但除了有一個非常好的測定儀器外,必須對測定的物質(zhì)中有無干擾物質(zhì)存在，根據(jù)物質(zhì)中水分的含量確定適當?shù)倪M樣量，克服各種影響測定精度的因素,細心操作，才能得到好的測定結(jié)果。1935年卡爾－費休（KarlFischer）首先提出了利用容量分析測定水分的方法，這種方法即是GB6283《化工產(chǎn)品中水分含量的測定》中的目測法。目測法只能測定無色液體物質(zhì)的水分。后來，又發(fā)展為電量法。隨著科技的發(fā)展，繼而又將庫侖計與容量法結(jié)合起來推出庫侖法。這種方法即是GB7600《運行中變壓器油水分含量測定法（庫侖法）》中的測試方法。分類目測法和電量法統(tǒng)稱為容量法?？ㄊ戏椒ǚ譃榭ㄊ先萘糠ê涂ㄊ蠋靵龇▋纱蠓椒ā煞N方法都被許多國家定為標準分析方法，用來校正其他分析方法和測量儀器。

水分反應(yīng)原理

碘氧化二氧化硫時，需要一定量的水參加反應(yīng)：I₂+SO₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄ ，該反應(yīng)是可逆的。為了使反應(yīng)向正方向移動并定量進行，須加入堿性物質(zhì)。因此，試劑必須加進甲醇或另一種含活潑OH基的溶劑，使硫酸酐吡啶轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的甲基硫酸氫吡啶。

KF庫侖滴定法中，電解質(zhì)電化學法直接電解產(chǎn)生所需的碘。利用電荷與碘之間嚴格的定量關(guān)系，測量計算水的含量。當有很少量的游離碘時，Pt指示電極兩端的電壓差急劇降低，利用這一變化確定滴定終點。

電解反應(yīng)（法拉第電解定律）

在電解過程中,電極反應(yīng)如下：

陽極：2I--2e→I₂

 陰極：I₂+2e→2I- ，2H++2e→H₂↑

從以上反應(yīng)中可以看出，1mol的碘氧化1mol的二氧化硫，需要1mol的水，相當于是1mol碘與1mol水的當量反應(yīng)，電解1mol碘需要2×96493C電量（法拉第恒量9.6493×10000C/mol ），1mol碘可消耗水的質(zhì)量為18g。

由法拉第電解定律可得 M×10-6/18=Q×10-3/2*9.6493，故M=Q/10.722

式中：W--樣品中的水分含量（μg）； Q--電解電量（mC）；18--水的分子量。

近紅外在線水分儀原理

紅外光吸收原理物質(zhì)內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)，如水中的氧-氫鍵和有機物中的碳-氫鍵，會吸收特定波長的近紅外光線。在特定波長下，所反射的近紅外線能量和它所包含的吸收近紅外線的分子的數(shù)量成反比。水分儀是根據(jù)近紅外波長會被水分子吸收的原理，分析某特定波長的近紅外能量變化。

水分子不是靜止的：當遇到特定的能量帶時，它們會振動。水分子中兩個氫原子與氧原子的鍵會伸展、收縮、或以其它形態(tài)扭曲。需要外來的能量引起這些振動，需要的能量遍及整個電磁光譜的特定波段。在整個光譜的不同部位，有一些吸收波段十分強烈，有一些十分微弱。在光譜的近紅外部位，該部分波段對于水分子特別強烈，同時儀器在發(fā)射、過濾和接收這能量方面更容易實現(xiàn)。使用近紅外光能量的特定波長，以提供適量的能量給被測產(chǎn)品中的水分。一般用以測量水分的波長保持在 1 至 2.5 微米范圍。

特定波長能量被吸收的多少，取決于近紅外能量束所遇到的水分子多少和在該特定波長的吸收強度。能量束所遇到的水分子數(shù)量是與所測物質(zhì)中水分成正比。同時因為水分儀是反射比的形式，測量的光束亦被受測物質(zhì)的反射和吸收特性所影響。近紅外線水分測量技術(shù)是一種非破壞性，非接觸式的實時水分檢測技術(shù)。

在線近紅外水分監(jiān)測系統(tǒng)工作原理

紅外在線水分測定儀把多個波長的近紅外線光束聚集到被測物表面上，其表面反射的近紅外線的光束被一個高級紅外光學探測系統(tǒng)接收和處理。這種高級紅外光學探測系統(tǒng)能快速處理數(shù)據(jù)。一個內(nèi)嵌式的超性能微型數(shù)字信號處理芯片用來處理、儲藏和顯示所需要的數(shù)據(jù)。其精確度和穩(wěn)定性非常出眾。

在線紅外水分測定儀利用的現(xiàn)象是：許多的物質(zhì)在特定波長下吸收紅外能量，而不吸收在其它波長下的紅外能量。當測量受測物質(zhì)的水含量時，最少選擇兩種波長。一種是為參照波長，不會被受測物質(zhì)或水強烈吸收。另一種是為測量波長，它不會被受測物質(zhì)強烈吸收，但會被水強烈吸收。

在線紅外水分測量儀使用裝嵌在轉(zhuǎn)輪上的精密紅外濾光片。這種安裝允許參照光和測量光的脈沖交替地通過濾光片。被保留的光束會被聚焦在受測試的樣品上。首先是參照光被投影在樣品上，然后是測量光被投影在樣品上。這兩個具有時序的光能脈沖會被反射回到一個探測器上，依次轉(zhuǎn)換成兩個電信號。參考通道表示預(yù)計的反射能量的多少。測量通道有一部分被水分子所吸收，因此其能量將出現(xiàn)衰減。這兩個信號結(jié)合形成一個比率。這比率與一些從不同含水程度樣品中獲得的其它比率的差，是與兩者含水量的差成正比例。

兩種通道的信號強度結(jié)合成以下的方程式：R/M X M1/R1=比率

其中：R--代表產(chǎn)品光束的參照通道

M--代表產(chǎn)品光束的測量通道

M1--代表補償光束的測量通道

R1--代表補償光束的參照通道

如果有漂移狀況出現(xiàn)，諸如測量波長的光的強度改變，M和M1值會同時相稱地受影響，對于比率來說，漂移的結(jié)果被抵消，保持了測量結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性。

微波在線水分儀原理

微波是一種高頻電磁波，微波透射介質(zhì)時產(chǎn)生的衰減、相位改變主要由介質(zhì)的介電常數(shù)、介質(zhì)損耗角正切值決定。水是一種極性分子，水的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值都遠高于一般介質(zhì)。通常情況，含水介質(zhì)的介電常數(shù)和損耗角正切值的大小主要由它的水分含量決定。微波透過物料后被微波接收器接收，根據(jù)微波功率的衰減和相位移的改變，即可計算物料中的水分含量。

由于微波完全穿透過程物料，所以所有的物理性水份都能被測定。這不僅適用于表面的水份，而且也適于內(nèi)部的水份。該技術(shù)保證了裝置很高的測量準確性和精度，物料的顏色和表面結(jié)構(gòu)不會影響測量結(jié)果?？梢詮V泛運用于煤、燒結(jié)（球團）混合料、鐵礦石、化學品、鋁土礦、鎳礦、糖、煙草、蔗渣、谷物、硅、木料、羊毛、食品、砂、聚合物、棉花和其他非傳導(dǎo)材料。

微波在線水分儀詳解

根據(jù)不同的物料和它的屬性，傳感器探頭可達到約150mm至200mm測量深度。產(chǎn)品的總水分即該物料的核心水分以及表面水分，將被測量分析，有時表層水分并不是真實值。傳感器具有較高的穿透性，所以物料表面堆積的污物是不影響測量的。

每種物料的介電常數(shù)或相對介電常數(shù)的變化，這是重要的測量原理。為了更好地理解工作原理，下面是一個非常簡單的解釋：

水的相對介電常數(shù)εr=80左右，大部分其他材料約為εr=1-10左右。例如，沙礫εr值在3-4之間。這意味著，有一個大的可測量的差異，水（80）和被測量（1-10）的物料的相對介電常數(shù)εr。

根據(jù)這種差異可以直接測量相關(guān)物料的水分值。然后以質(zhì)量百分比的物料水分含量作為一個值的標準信號的形式輸出。

換句話說：越多的水或濕氣包含在物料中，其相對介電常數(shù)εr的值就越接近80.

在線式實時測量，當物料通過傳感器時即可獲得測量信號，即使是在快速流動的生產(chǎn)線上，靜止實體物料的測量也是可以的。