Princípio de medição de umidade no infravermelho próximo
O princípio da absorção da 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 a 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 a luz infravermelha próxima. Os medidores de umidade analisam a mudança na energia do infravermelho próximo em um comprimento de onda específico com base no princípio de que os comprimentos de onda do infravermelho próximo são absorvidos pelas moléculas de água.
As moléculas de água não são estáticas: quando encontram uma faixa 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. A 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 do infravermelho próximo do espectro, esta banda é particularmente forte para moléculas de água, e o instrumento é mais fácil de implementar em termos de emissão, filtragem e recepção desta 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 do infravermelho próximo 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 utiliza uma taxa 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 por infravermelho próximo é uma tecnologia de detecção de umidade em tempo real, não destrutiva, sem contato.
O medidor de umidade infravermelho on-line concentra vários comprimentos de onda de feixes de luz infravermelha próxima na superfície do objeto medido. Os feixes de luz infravermelha refletidos na superfície são recebidos e processados por um avançado sistema de detecção óptica infravermelha. Este avançado sistema de detecção óptica infravermelha pode processar dados rapidamente. Um chip de processamento de sinal digital em miniatura de alto desempenho incorporado é usado para processar, armazenar e exibir os dados necessários, com excelente precisão e estabilidade.
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 através de 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 separados temporalmente 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 pelas moléculas de água, portanto sua energia será atenuada. Esses dois sinais são combinados para formar uma relação. A diferença entre esta relação e outras relações 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 disparo, 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 proporção. Entretanto, se a quantidade de água na amostra mudar, apenas o valor M será afetado, resultando em uma mudança significativa no teor de umidade.
Recursos do instrumento
1. Teste sem contato com infravermelho próximo, exibição em tempo real das alterações 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 o cumprimento dos requisitos do ambiente de teste.
2. Operação simples do instrumento. Após a instalação no local de teste necessário, colete uma amostra perto do ponto de teste e execute um teste de método laboratorial padrão para verificar o teor de umidade. Basta comparar os dados do teste do método padrão com os dados do instrumento, ajustar os parâmetros de deslocamento e sensibilidade para concluir a calibração e, em seguida, iniciar a operação.
3. Forte anti-interferência. A sonda possui uma função de compensação automática de temperatura, portanto, as alterações na temperatura ambiente não afetam significativamente a precisão da medição; o desempenho do instrumento não é afetado por várias mudanças na luz ambiente e nenhuma proteção contra luz é necessária na sonda durante o uso; uma tampa contra poeira de filtro sinterizado padrão está incluída e a conexão de uma fonte de ar pode eliminar a interferência de vestígios de poeira e vapor de água.
4. A sonda possui um MCU integrado e utiliza processamento totalmente digital, resultando em fortes capacidades de processamento de sinal óptico e detecção aprimorada de materiais que absorvem luz, como objetos pretos. A adição da medição do sinal de luz visível reduz significativamente o impacto das variações de cores, tornando-o mais adaptável a ambientes de teste complexos.
5. Diversas interfaces de entrada e saída: Protocolo gratuito/MODBUS-RTU (leitura/gravação, suporta modificação e calibração remota de parâmetros); 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 24 V, com luz de alarme opcional.
6. Estável e confiável: Apresenta um módulo de fonte de alimentação à prova d'água, invólucro 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 falhas. A fonte de luz é alimentada por uma fonte regulada de 5V DC, com um aumento gradual de tensão ao ligar e proteção para a fonte de luz durante a ligação e o desligamento.
Escopo de aplicação
O instrumento é amplamente utilizado na indústria têxtil, indústria do tabaco, indústria química, indústria do carvão, indústria madeireira, indústria de papel, processamento de alimentos, indústria de rações, indústria cerâmica, indústria de vidro, indústria de cimento e muitas outras.
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