比較近紅外、高頻電容原理測量物料水分的技術(shù)差異
發(fā)布時間:2018-06-04 10-11-44 瀏覽次數(shù):5077
在食品糧油行業(yè)或者食品加工業(yè)中,經(jīng)常需要對物料進(jìn)行水分檢測,以確保加工時候的糧食質(zhì)量穩(wěn)定可靠,或者進(jìn)入倉庫儲存后不會發(fā)生霉變生蟲的現(xiàn)象,這種時候就要用到在線水分檢測儀。
目前市面上的在線水分儀根據(jù)不同的測量原理進(jìn)行分類,比較常見的是近紅外在線水分儀和高頻電容在線水分儀。
近紅外原理的水分儀,主要是基于水分對于特定波長的紅外線進(jìn)行特定選擇性吸收特性研發(fā)而成,近紅外線照射到待測物料的表面,物料表面的水分會吸收一部分的紅外線*,含水量越多,吸收的越多,根據(jù)發(fā)射出的紅外光與反射回來的紅外光進(jìn)行對比,計算得出待測物料的表面含水量。
近紅外水分儀原理圖
采用近紅外原理進(jìn)行水分測定,優(yōu)點是非接觸測量,所以對于安裝條件來說較為寬松,也能測量金屬物質(zhì),測量范圍廣泛。但近紅外測量原理的缺點也很明顯,首先近紅外原理是根據(jù)物料表面水分吸收紅外光的多少來測定物料水分,也就是測量出來的水分,是物料的表面水分,物料的含水量,分為表面水分、*水分和核心水分,其中表面水分分為上表面與下表面,占物料總體水分的10%—15%之間,剩余的水分,近紅外原理的水分儀很難檢測出來,也就代表著近紅外原理測量后的物料,不適宜長時間儲存,否則依舊會出現(xiàn)霉變生蟲的情況。另外近紅外原理測量的精度也與待測物料的表面顏色有關(guān),不同的顏色對于紅外光有不同的吸收干擾,會影響*終測量的*度,因此大部分近紅外原理的水分儀,測量精度都在±0.5%之間。
高頻電容測定水分原理,主要是依靠高頻電容產(chǎn)生的電場來測定待測物料的相對介電常數(shù),相對介電常數(shù)是指介質(zhì)在外加電場時會產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場,介質(zhì)中的電場減小與原外加電場(真空中)的比值,相對介電常數(shù)εr可以用靜電場用如下方式測量:首先在兩塊極板之間為真空的時候測試電容器的電容C0。然后,用同樣的電容極板間距離但在極板間加入電介質(zhì)后測得電容Cx。然后相對介電常數(shù)可以用下式計算
而在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,干燥空氣的相對電容率εr=1.00053。因此,用這種電極構(gòu)形在空氣中的電容Ca來代替C0來測量相對電容率εr時,也有足夠的準(zhǔn)確度,這也是德國介可視HUMY3000無料標(biāo)定可對空氣標(biāo)定零點的原因。(參考GB/T 140高頻電容在9-2006)測得待測物料的相對介電常數(shù)后,通過與純水的相對介電常數(shù)進(jìn)行對比分析,就能夠得出待測物料的水分含量。
高頻電容水分儀原理圖
采用高頻電容原理進(jìn)行水分測定,優(yōu)點是測量精度高,能測到物料的核心水分,得到的值非常準(zhǔn)確,缺點是需要采用接觸式測量,否則傳感器檢測到空氣的相對介電常數(shù)會干擾到*終的測量結(jié)果,所以采用高頻電容原理的水分儀需要將傳感器安裝在能與物料直接接觸的地方,在安裝條件上就沒有近紅外那么寬松。但正是因為如此,高頻電容原理水分儀的傳感器一般會采用非常耐磨的材質(zhì),一旦安裝完成,后期基本就不需要進(jìn)行維護(hù)工作,近紅外則需要對紅外光發(fā)射口進(jìn)行清潔。
所以安裝條件對于高頻電容原理的水分儀來說,因為其免維護(hù)的設(shè)計,反而比近紅外原理水分儀要好上很多。以德國介可視mutec的HUMY3000在線固體水分儀來說,就需要定點安裝,傳感器表面由陶瓷制成,堅固耐磨,還具備溫度補償功能,一定程度上彌補了在不同溫度下相對介電常數(shù)會變化的問題。
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