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(jī)物中的碳-氫鍵，會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的近紅外光線。在特定波長(zhǎng)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(zhǎng)會(huì)被水分子吸收的原理，分析某特定波長(zhǎng)的近紅外能量變化。

水分子不是靜止的：當(dāng)遇到特定的能量帶時(shí)，它們會(huì)振動(dòng)。水分子中兩個(gè)氫原子與氧原子的鍵會(huì)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(dòng)，需要的能量遍及整個(gè)電磁光譜的特定波段。在整個(gè)光譜的不同部位，有一些吸收波段十分強(qiáng)烈，有一些十分微弱。在光譜的近紅外部位，該部分波段對(duì)于水分子特別強(qiáng)烈，同時(shí)儀器在發(fā)射、過濾和接收這能量方面更容易實(shí)現(xiàn)。使用近紅外光能量的特定波長(zhǎng)，以提供適量的能量給被測(cè)產(chǎn)品中的水分。一般用以測(cè)量水分的波長(zhǎng)保持在 1 至 2.5 微米范圍。

特定波長(zhǎng)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(zhǎng)的吸收強(qiáng)度。能量束所遇到的水分子數(shù)量是與所測(cè)物質(zhì)中水分成正比。同時(shí)因?yàn)樗謨x是反射比的形式，測(cè)量的光束亦被受測(cè)物質(zhì)的反射和吸收特性所影響。近紅外線水分測(cè)量技術(shù)是一種非破壞性，非接觸式的實(shí)時(shí)水分檢測(cè)技術(shù)。

在線近紅外水分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理

紅外在線水分測(cè)定儀把多個(gè)波長(zhǎng)的近紅外線光束聚集到被測(cè)物表面上，其表面反射的近紅外線的光束被一個(gè)高級(jí)紅外光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)接收和處理。這種高級(jí)紅外光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)能快速處理數(shù)據(jù)。一個(gè)內(nèi)嵌式的超性能微型數(shù)字信號(hào)處理芯片用來處理、儲(chǔ)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(cè)定儀利用的現(xiàn)象是：許多的物質(zhì)在特定波長(zhǎng)下吸收紅外能量，而不吸收在其它波長(zhǎng)下的紅外能量。當(dāng)測(cè)量受測(cè)物質(zhì)的水含量時(shí)，最少選擇兩種波長(zhǎng)。一種是為參照波長(zhǎng)，不會(huì)被受測(cè)物質(zhì)或水強(qiáng)烈吸收。另一種是為測(cè)量波長(zhǎng)，它不會(huì)被受測(cè)物質(zhì)強(qiáng)烈吸收，但會(huì)被水強(qiáng)烈吸收。

在線紅外水分測(cè)量?jī)x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(cè)量光的脈沖交替地通過濾光片。被保留的光束會(huì)被聚焦在受測(cè)試的樣品上。首先是參照光被投影在樣品上，然后是測(cè)量光被投影在樣品上。這兩個(gè)具有時(shí)序的光能脈沖會(huì)被反射回到一個(gè)探測(cè)器上，依次轉(zhuǎn)換成兩個(gè)電信號(hào)。參考通道表示預(yù)計(jì)的反射能量的多少。測(cè)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(gè)信號(hào)結(jié)合形成一個(gè)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(hào)強(qiáng)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(cè)量通道

M1--代表補(bǔ)償光束的測(cè)量通道

R1--代表補(bǔ)償光束的參照通道

如果有漂移狀況出現(xiàn)，諸如測(cè)量波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度改變，M和M1值會(huì)同時(shí)相稱地受影響，對(duì)于比率來說，漂移的結(jié)果被抵消，保持了測(cè)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(shí)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(yuǎn)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(jì)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(cè)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(cè)量準(zhǔn)確性和精度，物料的顏色和表面結(jié)構(gòu)不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。可以廣泛運(yùn)用于煤、燒結(jié)（球團(tuán)）混合料、鐵礦石、化學(xué)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(dá)到約150mm至200mm測(cè)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(cè)量分析，有時(shí)表層水分并不是真實(shí)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(cè)量的。

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

水的相對(duì)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(gè)大的可測(cè)量的差異，水（80）和被測(cè)量（1-10）的物料的相對(duì)介電常數(shù)εr。

根據(jù)這種差異可以直接測(cè)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(gè)值的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)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(duì)介電常數(shù)εr的值就越接近80.

在線式實(shí)時(shí)測(cè)量，當(dāng)物料通過傳感器時(shí)即可獲得測(cè)量信號(hào)，即使是在快速流動(dòng)的生產(chǎn)線上，靜止實(shí)體物料的測(cè)量也是可以的。