在线水分仪检测原理

近红外在线水分仪原理

红外光吸收原理物质内部的分子结构，如水中的氧-氢键和有机物中的碳-氢键，会吸收特定波长的近红外光线。在特定波长下，所反射的近红外线能量和它所包含的吸收近红外线的分子的数量成反比。水分仪是根据近红外波长会被水分子吸收的原理，分析某特定波长的近红外能量变化。

水分子不是静止的：当遇到特定的能量带时，它们会振动。水分子中两个氢原子与氧原子的键会伸展、收缩、或以其它形态扭曲。需要外来的能量引起这些振动，需要的能量遍及整个电磁光谱的特定波段。在整个光谱的不同部位，有一些吸收波段十分强烈，有一些十分微弱。在光谱的近红外部位，该部分波段对于水分子特别强烈，同时仪器在发射、过滤和接收这能量方面更容易实现。使用近红外光能量的特定波长，以提供适量的能量给被测产品中的水分。一般用以测量水分的波长保持在 1 至 2.5 微米范围。

特定波长能量被吸收的多少，取决于近红外能量束所遇到的水分子多少和在该特定波长的吸收强度。能量束所遇到的水分子数量是与所测物质中水分成正比。同时因为水分仪是反射比的形式，测量的光束亦被受测物质的反射和吸收特性所影响。近红外线水分测量技术是一种非破坏性，非接触式的实时水分检测技术。

在线近红外水分监测系统工作原理

红外在线水分测定仪把多个波长的近红外线光束聚集到被测物表面上，其表面反射的近红外线的光束被一个高级红外光学探测系统接收和处理。这种高级红外光学探测系统能快速处理数据。一个内嵌式的超性能微型数字信号处理芯片用来处理、储藏和显示所需要的数据。其精确度和稳定性非常出众。

在线红外水分测定仪利用的现象是：许多的物质在特定波长下吸收红外能量，而不吸收在其它波长下的红外能量。当测量受测物质的水含量时，最少选择两种波长。一种是为参照波长，不会被受测物质或水强烈吸收。另一种是为测量波长，它不会被受测物质强烈吸收，但会被水强烈吸收。

在线红外水分测量仪使用装嵌在转轮上的精密红外滤光片。这种安装允许参照光和测量光的脉冲交替地通过滤光片。被保留的光束会被聚焦在受测试的样品上。首先是参照光被投影在样品上，然后是测量光被投影在样品上。这两个具有时序的光能脉冲会被反射回到一个探测器上，依次转换成两个电信号。参考通道表示预计的反射能量的多少。测量通道有一部分被水分子所吸收，因此其能量将出现衰减。这两个信号结合形成一个比率。这比率与一些从不同含水程度样品中获得的其它比率的差，是与两者含水量的差成正比例。

两种通道的信号强度结合成以下的方程式：R/M X M1/R1=比率

其中：R--代表产品光束的参照通道

M--代表产品光束的测量通道

M1--代表补偿光束的测量通道

R1--代表补偿光束的参照通道

如果有漂移状况出现，诸如测量波长的光的强度改变，M和M1值会同时相称地受影响，对于比率来说，漂移的结果被抵消，保持了测量结果的稳定性和一致性。

微波在线水分仪原理

微波是一种高频电磁波，微波透射介质时产生的衰减、相位改变主要由介质的介电常数、介质损耗角正切值决定。水是一种极性分子，水的介电常数和介质损耗角正切值都远高于一般介质。通常情况，含水介质的介电常数和损耗角正切值的大小主要由它的水分含量决定。微波透过物料后被微波接收器接收，根据微波功率的衰减和相位移的改变，即可计算物料中的水分含量。

由于微波完全穿透过程物料，所以所有的物理性水份都能被测定。这不仅适用于表面的水份，而且也适于内部的水份。该技术保证了装置很高的测量准确性和精度，物料的颜色和表面结构不会影响测量结果。可以广泛运用于煤、烧结（球团）混合料、铁矿石、化学品、铝土矿、镍矿、糖、烟草、蔗渣、谷物、硅、木料、羊毛、食品、砂、聚合物、棉花和其他非传导材料。

微波在线水分仪详解

根据不同的物料和它的属性，传感器探头可达到约150mm至200mm测量深度。产品的总水分即该物料的核心水分以及表面水分，将被测量分析，有时表层水分并不是真实值。传感器具有较高的穿透性，所以物料表面堆积的污物是不影响测量的。

每种物料的介电常数或相对介电常数的变化，这是重要的测量原理。为了更好地理解工作原理，下面是一个非常简单的解释：

水的相对介电常数εr=80左右，大部分其他材料约为εr=1-10左右。例如，沙砾εr值在3-4之间。这意味着，有一个大的可测量的差异，水（80）和被测量（1-10）的物料的相对介电常数εr。

根据这种差异可以直接测量相关物料的水分值。然后以质量百分比的物料水分含量作为一个值的标准信号的形式输出。

换句话说：越多的水或湿气包含在物料中，其相对介电常数εr的值就越接近80.

在线式实时测量，当物料通过传感器时即可获得测量信号，即使是在快速流动的生产线上，静止实体物料的测量也是可以的。