在線水分儀檢測原理

近紅外在線水分儀原理

紅外光吸收原理物質內部的分子結構，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量成反比。水分儀是根據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，同時儀器在發射、過濾和接收這能量方面更容易實現。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量是與所測物質中水分成正比。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的反射和吸收特性所影響。近紅外線水分測量技術是一種非破壞性，非接觸式的實時水分檢測技術。

在線近紅外水分監測系統工作原理

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接收和處理。這種高級紅外光學探測系統能快速處理數據。一個內嵌式的超性能微型數字信號處理芯片用來處理、儲藏和顯示所需要的數據。其精確度和穩定性非常出眾。

在線紅外水分測定儀利用的現象是：許多的物質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，不會被受測物質或水強烈吸收。另一種是為測量波長，它不會被受測物質強烈吸收，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，依次轉換成兩個電信號。參考通道表示預計的反射能量的多少。測量通道有一部分被水分子所吸收，因此其能量將出現衰減。這兩個信號結合形成一個比率。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合成以下的方程式：R/M X M1/R1=比率

其中：R--代表產品光束的參照通道

M--代表產品光束的測量通道

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，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，漂移的結果被抵消，保持了測量結果的穩定性和一致性。

微波在線水分儀原理

微波是一種高頻電磁波，微波透射介質時產生的衰減、相位改變主要由介質的介電常數、介質損耗角正切值決定。水是一種極性分子，水的介電常數和介質損耗角正切值都遠高于一般介質。通常情況，含水介質的介電常數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，而且也適于內部的水份。該技術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構不會影響測量結果?？梢詮V泛運用于煤、燒結（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、棉花和其他非傳導材料。

微波在線水分儀詳解

根據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或相對介電常數的變化，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εr。

根據這種差異可以直接測量相關物料的水分值。然后以質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線上，靜止實體物料的測量也是可以的。