1. 水分對(duì)木材的影響概述
我們知道水分含量在人體的比重占到50-65%，對(duì)身體的正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，與人體需要水分一樣，木材內(nèi)部必定含有一定比例的水分，而這水分含量受周邊環(huán)境濕度的影響從而發(fā)生的改變，如同人的皮膚一樣，木材也是有孔的，會(huì)熱脹冷縮，因而木材中的水分會(huì)不斷變化。木材中水分的質(zhì)量與木材質(zhì)量之比的百分?jǐn)?shù)稱之為含水率，通常用木材含水率來描述木材中的水分變化。
木材中水分存在的狀態(tài)：按其與木材的結(jié)合形式與位置，可分為三類：自由水、吸著水和結(jié)合水。木材中主要水分是自由水和吸著水，化合水的含量非常少。日常使用中，吸著水對(duì)木材的性能起著至關(guān)重要的作用。
如上圖所示，木材細(xì)胞壁含水率(吸著水)在飽和狀態(tài)，而細(xì)胞腔無自由水時(shí)的含水率，稱纖維飽和點(diǎn)。通常以30%為木材纖維飽和點(diǎn)，但不同木材略有差異。
纖維飽和點(diǎn)是木材特性變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在纖維飽和點(diǎn)以下時(shí)，木材細(xì)胞壁木纖維就像壓縮餅干一樣吸水，木材發(fā)生膨脹，含水率增加同時(shí)木材強(qiáng)度降低;當(dāng)達(dá)到纖維飽和點(diǎn)時(shí)，木材的細(xì)胞和細(xì)胞間隙就像水庫一樣蓄水，木材體積和性能基本不發(fā)生變化;反過來，在纖維飽和點(diǎn)以上時(shí)，木材失水木材體積與性能基本不變，在纖維飽和點(diǎn)以下時(shí)，木材失去水分木材收縮，木材強(qiáng)度增加。
通俗點(diǎn)說來，木材干燥的過程中，將木材的纖維飽和點(diǎn)控制在30%的臨界點(diǎn)，木材的硬度會(huì)得以保證。當(dāng)木材含水率沒有得到有效的控制，將對(duì)木材的使用產(chǎn)生不良的影響。
1.1 引起濕涂層白化
木材中的水分會(huì)隨著稀釋劑的揮發(fā)進(jìn)入涂層，出現(xiàn)白化現(xiàn)象，若水分不能釋出還會(huì)影響涂層透明度。
1.2 產(chǎn)生針孔、氣泡、影響涂層的附著力
由于涂層易與水分發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣體，氣體逸出時(shí)會(huì)形成氣泡，氣泡破裂即產(chǎn)生針孔，造成涂膜龜裂、隆起、剝離等附著不良。
1.3 影響涂層干燥與固化
如木材含水率高，涂層與木材的接觸面將處于濕潤狀態(tài)，因而也影響了涂層的干燥速度和順利固化，造成不干或干燥不完全，甚至引起霉變。
1.4 影響色澤的鮮明
木材含水率高會(huì)影響木材的著色，當(dāng)木材含水率發(fā)生變化時(shí)，涂層會(huì)隨著木材的收縮變色而使顏色不鮮明。
1.5 造成木制品變形與開裂
當(dāng)含水率高，涂裝后的木制品還可與外界進(jìn)行水分交換時(shí)，木材中的水分與空氣中的水分會(huì)互相流動(dòng)直到達(dá)到平衡，這時(shí)的木材含水率稱為平衡含水率，可以理解為木材的含水率與空氣中的含水率達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)木材含水率低于平衡含水率，會(huì)從空氣中吸水，木材會(huì)發(fā)生膨脹，木材含水率高于平衡含水率，會(huì)失去水分發(fā)生收縮，從而造成木質(zhì)品因收縮而翹曲變形、開裂。
因此，木材干燥，必須控制在平衡含水率以下。
2. 加熱失重法（烘干法）水分儀在木材行業(yè)中的應(yīng)用
烘干法又叫"加熱失重法"，采用物理分析方法測(cè)定水分含量值，利用加熱對(duì)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(cè)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(duì)物料烘干前后分別進(jìn)行稱重后，人工計(jì)算得出水分值…… 了解烘干法水分儀原理詳情
烘干法水分測(cè)定儀原理
烘干法又叫"加熱失重法"，采用物理分析方法測(cè)定水分含量值，利用加熱對(duì)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(cè)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(duì)物料烘干前后分別進(jìn)行稱重后，人工計(jì)算得出水分值。該方法測(cè)定一個(gè)樣品需要2~4個(gè)小時(shí)，對(duì)于一些高節(jié)奏生產(chǎn)的企業(yè)，烘箱法嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，已達(dá)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(chǎng)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?zé)簦ㄟh(yuǎn)紅外水分快速測(cè)定儀采用遠(yuǎn)紅外暗場(chǎng)加熱器）對(duì)樣品進(jìn)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(cè)定儀將烘箱干燥法進(jìn)行一體化升級(jí)，將加熱模塊、稱重模塊、操作模塊、人機(jī)智能模塊完美的結(jié)合在一起，系統(tǒng)可根據(jù)測(cè)定趨勢(shì)智能停機(jī)并分析樣品水分值，將結(jié)果結(jié)果直接顯示在屏幕上，實(shí)現(xiàn)一鍵啟動(dòng)即可獲取可靠結(jié)果，測(cè)定結(jié)果與烘箱法具有良好的一致性，一般樣品的測(cè)定僅需幾分鐘即可完成，工作效率遠(yuǎn)高于烘箱法，廣受企業(yè)用戶的青睞與好評(píng)。
根據(jù)用戶的不同需求，我們可以提供以下解決方案：
3. 在線水分測(cè)定儀在木材行業(yè)中的應(yīng)用
在線水分儀是指在生產(chǎn)過程中對(duì)產(chǎn)品水分進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)顯示的儀器，在木材行業(yè)主要以微波法和紅外法兩種方案為主，在線水分測(cè)定儀也屬于一種快速檢測(cè)水分的方案，與便攜式水分測(cè)定儀不同的是，它可以直接安裝在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)物料水分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，企業(yè)可通過分析歷史數(shù)據(jù)去完善生產(chǎn)工藝，也可以通過水分預(yù)警功能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)水分超標(biāo)的快速處理，助力企業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，在企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中占據(jù)十分重要的地位……了解在線水分儀原理詳情
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(huì)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(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，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(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)在特定波長下吸收紅外能量，而不吸收在其它波長下的紅外能量。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。一種是為參照波長，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，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(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?？梢詮V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、木材、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。
根據(jù)用戶的不同需求，我們可以提供以下解決方案：
4. 便攜式水分測(cè)定儀在木材行業(yè)中的應(yīng)用
便攜式水分測(cè)定儀實(shí)際上是一種快速檢測(cè)物料水分的儀器，整體精度不如實(shí)驗(yàn)室水分測(cè)定儀，但比“老師傅”的觸感和經(jīng)驗(yàn)更靠譜、準(zhǔn)確，經(jīng)過校準(zhǔn)的便攜式水分測(cè)定儀可在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定出樣品的含水率，如檢測(cè)出木材材料水分含量超出預(yù)警，則送往專業(yè)實(shí)驗(yàn)室采用實(shí)驗(yàn)室水分測(cè)定儀進(jìn)行分析確認(rèn)。便攜式水分測(cè)定儀因攜帶方便、檢測(cè)快速等特點(diǎn)，在木材行業(yè)來料、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、抽檢等場(chǎng)景得到廣泛應(yīng)用。
5. 露點(diǎn)法水分測(cè)定儀在木材行業(yè)中的應(yīng)用
露點(diǎn)測(cè)定采用的是阻容法，當(dāng)傳感器與氣體充分接觸時(shí)，可以快速的顯示氣體的露點(diǎn)/濕度參數(shù)。露點(diǎn)儀可以安裝應(yīng)用在生產(chǎn)線上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，也可以便攜式攜帶至現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)監(jiān)測(cè)，無需耗材，經(jīng)濟(jì)方便。氣體露點(diǎn)濕度的檢測(cè)主要有兩方面應(yīng)用，一是倉儲(chǔ)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)的環(huán)境氣體的水分檢測(cè)；二是生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)用氣的水分檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，以便采取有效的措施，降低這些氣體濕度的干擾及原材料或成品的含水率。
