Princípio de Medição de Umidade por Infravermelho Próximo
O princípio da absorção de luz infravermelha: A estrutura molecular dentro de uma substância, como as ligações oxigênio-hidrogênio na água e as ligações carbono-hidrogênio na matéria orgânica, absorve luz infravermelha próxima em comprimentos de onda específicos. Em um comprimento de onda específico, a energia da luz infravermelha próxima refletida é inversamente proporcional ao número de moléculas que absorvem luz infravermelha próxima. Medidores de umidade analisam a mudança na energia infravermelha próxima em um comprimento de onda específico com base no princípio de que os comprimentos de onda infravermelhos próximos são absorvidos por moléculas de água.
As moléculas de água não são estáticas: quando encontram uma banda de energia específica, elas vibram. As ligações entre os dois átomos de hidrogênio e o átomo de oxigênio em uma molécula de água se esticam, contraem ou torcem de outras maneiras. Energia externa é necessária para causar essas vibrações, e a energia necessária abrange bandas específicas em todo o espectro eletromagnético.
Em diferentes partes do espectro, algumas bandas de absorção são muito fortes, enquanto outras são muito fracas. Na parte infravermelha próxima do espectro, essa banda é particularmente forte para moléculas de água, e o instrumento é mais fácil de implementar em termos de emissão, filtragem e recepção dessa energia. Comprimentos de onda específicos de energia de luz infravermelha próxima são usados para fornecer a quantidade apropriada de energia à umidade no produto testado. Os comprimentos de onda geralmente usados para medição de umidade estão na faixa de 1 a 2,5 micrômetros. A quantidade de energia absorvida em um comprimento de onda específico depende do número de moléculas de água encontradas pelo feixe de energia infravermelha próxima e da intensidade de absorção nesse comprimento de onda específico. O número de moléculas de água encontradas pelo feixe de energia é diretamente proporcional ao teor de umidade na substância medida. Como o medidor de umidade usa uma razão de refletância, o feixe de luz medido também é afetado pelas características de reflexão e absorção da substância medida. A tecnologia de medição de umidade infravermelha próxima é uma tecnologia de detecção de umidade não destrutiva, sem contato e em tempo real.
O medidor de umidade infravermelho online foca múltiplos comprimentos de onda de feixes de luz infravermelha próxima na superfície do objeto medido. Os feixes de luz infravermelha próxima refletidos da superfície são recebidos e processados por um sistema avançado de detecção óptica infravermelha. Este sistema avançado de detecção óptica infravermelha pode processar dados rapidamente. Um chip de processamento de sinal digital em miniatura de alto desempenho embarcado é usado para processar, armazenar e exibir os dados necessários, com precisão e estabilidade excepcionais.
O medidor de umidade infravermelho online usa filtros infravermelhos de precisão montados em uma roda giratória. Esta configuração permite que a luz de referência e os pulsos de luz de medição passem alternadamente por um filtro. Os feixes de luz retidos são focados na amostra em teste. Primeiro, a luz de referência é projetada na amostra e, em seguida, a luz de medição é projetada na amostra. Esses dois pulsos de energia luminosa temporalmente separados são refletidos de volta para um detector, que os converte em dois sinais elétricos. O canal de referência representa a quantidade esperada de energia refletida. O canal de medição é parcialmente absorvido por moléculas de água, portanto, sua energia será atenuada. Esses dois sinais são combinados para formar uma razão. A diferença entre essa razão e outras razões obtidas de amostras com diferentes teores de água é diretamente proporcional à diferença no teor de água entre as duas.
As intensidades do sinal dos dois canais são combinadas na seguinte equação: R / M x M1 / R1 = Razão
Onde R representa o canal de referência do feixe do produto, M representa o canal de medição do feixe do produto, M1 representa o canal de medição do feixe de compensação e R1 representa o canal de referência do feixe de compensação.
Se ocorrer um desvio de gatilho, como uma mudança na intensidade da luz no comprimento de onda de medição, os valores M e M1 serão afetados proporcionalmente, e o resultado será cancelado na razão. No entanto, se a quantidade de água na amostra mudar, apenas o valor M é afetado, resultando em uma mudança significativa no teor de umidade.
Recursos do Instrumento
1. Teste sem contato por infravermelho próximo, exibição em tempo real das mudanças no teor de umidade na linha de produção, sem necessidade de pré-tratamento de amostras. Amostras em espaços fechados também podem ser testadas através de vidro incolor (transmitância superior a 95%), garantindo a integridade da amostra e a conformidade com os requisitos do ambiente de teste.
2. Operação simples do instrumento. Após a instalação no local de teste necessário, retire uma amostra perto do ponto de teste e realize um teste de método de laboratório padrão para teor de umidade. Simplesmente compare os dados do teste do método padrão com os dados do instrumento, ajuste os parâmetros de offset e sensibilidade para completar a calibração e, em seguida, inicie a operação.
3. Forte anti-interferência. A sonda possui função de compensação automática de temperatura, portanto, as mudanças na temperatura ambiente não afetam significativamente a precisão da medição; o desempenho do instrumento não é afetado por várias mudanças na luz ambiente e nenhum escudo de luz é necessário na sonda durante o uso; um filtro sinterizado padrão com tampa contra poeira é incluído, e a conexão de uma fonte de ar pode eliminar a interferência de poeira e vapor d'água em traços.
4. A sonda possui um MCU embutido e utiliza processamento totalmente digital, resultando em fortes capacidades de processamento de sinal óptico e melhor detecção de materiais que absorvem luz, como objetos pretos. A adição de medição de sinal de luz visível reduz significativamente o impacto das variações de cor, tornando-o mais adaptável a ambientes de teste complexos.
5. Interfaces de entrada e saída diversas: Protocolo livre/MODBUS-RTU (leitura/escrita, suporta modificação remota de parâmetros e calibração); Rs485 (três canais), DC 4-20mA (um canal), entrada/saída IO, 2 entradas (sinal de parada de entrada para interromper a medição), 2 saídas de 24V, com luz de alarme opcional.
6. Estável e confiável: Possui módulo de fonte de alimentação à prova d'água, carcaça de liga de alumínio, classificação IP67 e adaptabilidade de tensão global AC 90-220V 50/60Hz. A sonda é alimentada por DC 24V, fornecendo energia de baixa tensão mais segura e estável, reduzindo efetivamente as taxas de falha. A fonte de luz é alimentada por uma fonte DC 5V regulada, com um aumento gradual de tensão ao ligar e proteção para a fonte de luz durante o ligar e desligar.
Escopo de Aplicação
O instrumento é amplamente utilizado nas indústrias têxtil, de tabaco, química, de carvão, de madeira, de papel, de processamento de alimentos, de ração, de cerâmica, de vidro, de cimento e muitas outras.
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