Prinzip der Nahinfrarot-Feuchtemessung
Das Prinzip der Infrarotlichtabsorption: Die molekulare Struktur im Inneren einer Substanz, wie die Sauerstoff-Wasserstoff-Bindungen in Wasser und die Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen in organischer Substanz, absorbiert nahes Infrarotlicht bei bestimmten Wellenlängen. Bei einer bestimmten Wellenlänge ist die Energie des reflektierten Nahinfrarotlichts umgekehrt proportional zur Anzahl der Moleküle, die Nahinfrarotlicht absorbieren. Feuchtigkeitsmessgeräte analysieren die Änderung der Nahinfrarotenergie bei einer bestimmten Wellenlänge basierend auf dem Prinzip, dass Nahinfrarotwellenlängen von Wassermolekülen absorbiert werden.
Wassermoleküle sind nicht statisch: Wenn sie auf ein bestimmtes Energieband treffen, vibrieren sie. Die Bindungen zwischen den beiden Wasserstoffatomen und dem Sauerstoffatom in einem Wassermolekül dehnen, ziehen sich zusammen oder verdrehen sich auf andere Weise. Um diese Schwingungen hervorzurufen, ist externe Energie erforderlich, und die erforderliche Energie erstreckt sich über bestimmte Bänder im gesamten elektromagnetischen Spektrum.
In verschiedenen Teilen des Spektrums sind einige Absorptionsbanden sehr stark, während andere sehr schwach sind. Im nahen Infrarotbereich des Spektrums ist dieses Band besonders stark für Wassermoleküle, und das Instrument ist im Hinblick auf die Emission, Filterung und den Empfang dieser Energie einfacher zu implementieren. Bestimmte Wellenlängen der Nahinfrarot-Lichtenergie werden verwendet, um der Feuchtigkeit im getesteten Produkt die entsprechende Energiemenge zuzuführen. Die zur Feuchtemessung üblicherweise verwendeten Wellenlängen liegen im Bereich von 1 bis 2,5 Mikrometer. Die bei einer bestimmten Wellenlänge absorbierte Energiemenge hängt von der Anzahl der Wassermoleküle ab, auf die der Nahinfrarot-Energiestrahl trifft, und von der Absorptionsintensität bei dieser bestimmten Wellenlänge. Die Anzahl der Wassermoleküle, auf die der Energiestrahl trifft, ist direkt proportional zum Feuchtigkeitsgehalt in der gemessenen Substanz. Da das Feuchtigkeitsmessgerät ein Reflexionsverhältnis verwendet, wird der gemessene Lichtstrahl auch durch die Reflexions- und Absorptionseigenschaften der gemessenen Substanz beeinflusst. Die Nahinfrarot-Feuchtemesstechnologie ist eine zerstörungsfreie, berührungslose Echtzeit-Feuchtigkeitserkennungstechnologie.
Das Online-Infrarot-Feuchtigkeitsmessgerät fokussiert mehrere Wellenlängen nahinfraroter Lichtstrahlen auf die Oberfläche des Messobjekts. Die von der Oberfläche reflektierten Nahinfrarot-Lichtstrahlen werden von einem fortschrittlichen optischen Infrarot-Detektionssystem empfangen und verarbeitet. Dieses fortschrittliche optische Infrarot-Erkennungssystem kann Daten schnell verarbeiten. Ein eingebetteter leistungsstarker digitaler Miniatursignalverarbeitungschip wird verwendet, um die erforderlichen Daten mit herausragender Genauigkeit und Stabilität zu verarbeiten, zu speichern und anzuzeigen.
Das Online-Infrarot-Feuchtigkeitsmessgerät verwendet Präzisions-Infrarotfilter, die auf einem rotierenden Rad montiert sind. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass das Referenzlicht und die Messlichtimpulse abwechselnd einen Filter passieren. Die zurückgehaltenen Lichtstrahlen werden auf die zu prüfende Probe fokussiert. Zuerst wird das Referenzlicht auf die Probe projiziert und anschließend wird das Messlicht auf die Probe projiziert. Diese beiden zeitlich getrennten Lichtenergieimpulse werden zu einem Detektor zurückreflektiert, der sie in zwei elektrische Signale umwandelt. Der Referenzkanal stellt die erwartete Menge reflektierter Energie dar. Der Messkanal wird teilweise von Wassermolekülen absorbiert, sodass seine Energie gedämpft wird. Diese beiden Signale werden zu einem Verhältnis zusammengefasst. Der Unterschied zwischen diesem Verhältnis und anderen Verhältnissen, die aus Proben mit unterschiedlichem Wassergehalt erhalten wurden, ist direkt proportional zum Unterschied im Wassergehalt zwischen beiden.
Die Signalintensitäten der beiden Kanäle werden zu folgender Gleichung zusammengefasst: R / M x M1 / R1 = Verhältnis
Dabei stellt R den Referenzkanal des Produktstrahls dar, M den Messkanal des Produktstrahls, M1 den Messkanal des Kompensationsstrahls und R1 den Referenzkanal des Kompensationsstrahls.
Wenn eine Triggerdrift auftritt, beispielsweise eine Änderung der Intensität des Lichts bei der Messwellenlänge, werden die M- und M1-Werte proportional beeinflusst und das Ergebnis wird im Verhältnis aufgehoben. Ändert sich jedoch die Wassermenge in der Probe, wird nur der M-Wert beeinflusst, was zu einer deutlichen Änderung des Feuchtigkeitsgehalts führt.
Gerätefunktionen
1. Berührungslose Nahinfrarotprüfung, Echtzeitanzeige von Änderungen des Feuchtigkeitsgehalts in der Produktionslinie, keine Vorbehandlung der Proben erforderlich. Proben in geschlossenen Räumen können auch durch farbloses Glas (Durchlässigkeit über 95 %) getestet werden, um die Integrität der Probe und die Einhaltung der Anforderungen der Testumgebung sicherzustellen.
2. Einfache Instrumentenbedienung. Nehmen Sie nach der Installation am gewünschten Testort eine Probe in der Nähe des Testpunkts und führen Sie einen Standard-Labormethodentest für den Feuchtigkeitsgehalt durch. Vergleichen Sie einfach die Testdaten der Standardmethode mit den Gerätedaten, passen Sie die Offset- und Empfindlichkeitsparameter an, um die Kalibrierung abzuschließen, und starten Sie dann den Betrieb.
3. Starke Anti-Interferenz. Die Sonde verfügt über eine automatische Temperaturkompensationsfunktion, sodass Änderungen der Umgebungstemperatur keinen wesentlichen Einfluss auf die Messgenauigkeit haben; Die Leistung des Instruments wird durch verschiedene Änderungen des Umgebungslichts nicht beeinträchtigt, und während des Gebrauchs ist an der Sonde kein Lichtschutz erforderlich. Eine standardmäßige Staubschutzhülle aus Sinterfilter ist im Lieferumfang enthalten. Durch den Anschluss einer Luftquelle können Störungen durch Spuren von Staub und Wasserdampf vermieden werden.
4. Die Sonde verfügt über eine integrierte MCU und nutzt eine vollständig digitale Verarbeitung, was zu starken optischen Signalverarbeitungsfähigkeiten und einer verbesserten Erkennung lichtabsorbierender Materialien wie schwarzen Objekten führt. Durch die Hinzufügung der Messung sichtbarer Lichtsignale werden die Auswirkungen von Farbschwankungen erheblich reduziert, wodurch die Anpassung an komplexe Testumgebungen erleichtert wird.
5. Verschiedene Ein- und Ausgabeschnittstellen: Kostenloses Protokoll/MODBUS-RTU (Lesen/Schreiben, unterstützt Fernparameteränderung und -kalibrierung); Rs485 (drei Kanäle), DC 4–20 mA (ein Kanal), IO-Eingang/Ausgang, 2 Eingänge (Eingang Stoppsignal zum Stoppen der Messung), 2 x 24 V Ausgänge, mit optionaler Alarmleuchte.
6. Stabil und zuverlässig: Verfügt über ein wasserdichtes Stromversorgungsmodul, ein Gehäuse aus Aluminiumlegierung, Schutzart IP67 und eine globale Spannungsanpassungsfähigkeit für AC 90–220 V, 50/60 Hz. Die Sonde wird mit 24 V Gleichstrom betrieben, was eine sicherere und stabilere Niederspannungsversorgung bietet und die Ausfallraten effektiv reduziert. Die Lichtquelle wird von einer geregelten 5-V-Gleichstromversorgung mit Strom versorgt, wobei die Spannung beim Einschalten allmählich ansteigt und die Lichtquelle beim Ein- und Ausschalten geschützt ist.
Anwendungsbereich
Das Instrument wird häufig in der Textilindustrie, der Tabakindustrie, der chemischen Industrie, der Kohleindustrie, der Holzindustrie, der Papierindustrie, der Lebensmittelverarbeitung, der Futtermittelindustrie, der Keramikindustrie, der Glasindustrie, der Zementindustrie und vielen anderen eingesetzt.
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