Principio de Medición de Humedad por Infrarrojo Cercano
El principio de la absorción de luz infrarroja: La estructura molecular dentro de una sustancia, como los enlaces oxígeno-hidrógeno en el agua y los enlaces carbono-hidrógeno en la materia orgánica, absorbe la luz infrarroja cercana en longitudes de onda específicas. A una longitud de onda específica, la energía de la luz infrarroja cercana reflejada es inversamente proporcional al número de moléculas que absorben la luz infrarroja cercana. Los medidores de humedad analizan el cambio en la energía infrarroja cercana a una longitud de onda específica basándose en el principio de que las longitudes de onda infrarrojas cercanas son absorbidas por las moléculas de agua.
Las moléculas de agua no son estáticas: cuando encuentran una banda de energía específica, vibran. Los enlaces entre los dos átomos de hidrógeno y el átomo de oxígeno en una molécula de agua se estiran, contraen o retuercen de otras maneras. Se necesita energía externa para causar estas vibraciones, y la energía requerida abarca bandas específicas en todo el espectro electromagnético.
En diferentes partes del espectro, algunas bandas de absorción son muy fuertes, mientras que otras son muy débiles. En la parte infrarroja cercana del espectro, esta banda es particularmente fuerte para las moléculas de agua, y el instrumento es más fácil de implementar en términos de emisión, filtrado y recepción de esta energía. Se utilizan longitudes de onda específicas de energía de luz infrarroja cercana para proporcionar la cantidad adecuada de energía a la humedad en el producto medido. Las longitudes de onda generalmente utilizadas para la medición de humedad se encuentran en el rango de 1 a 2.5 micrómetros. La cantidad de energía absorbida a una longitud de onda específica depende del número de moléculas de agua encontradas por el haz de energía infrarroja cercana y la intensidad de absorción a esa longitud de onda específica. El número de moléculas de agua encontradas por el haz de energía es directamente proporcional al contenido de humedad en la sustancia medida. Dado que el medidor de humedad utiliza una relación de reflectancia, el haz de luz medido también se ve afectado por las características de reflexión y absorción de la sustancia medida. La tecnología de medición de humedad por infrarrojo cercano es una tecnología de detección de humedad no destructiva, sin contacto y en tiempo real.
El medidor de humedad infrarrojo en línea enfoca múltiples longitudes de onda de haces de luz infrarroja cercana en la superficie del objeto medido. Los haces de luz infrarroja cercana reflejados desde la superficie son recibidos y procesados por un avanzado sistema de detección óptica infrarroja. Este avanzado sistema de detección óptica infrarroja puede procesar datos rápidamente. Se utiliza un chip de procesamiento de señales digitales en miniatura de alto rendimiento integrado para procesar, almacenar y mostrar los datos requeridos, con una precisión y estabilidad sobresalientes.
El medidor de humedad infrarrojo en línea utiliza filtros infrarrojos de precisión montados en una rueda giratoria. Esta configuración permite que la luz de referencia y los pulsos de luz de medición pasen alternativamente a través de un filtro. Los haces de luz retenidos se enfocan en la muestra bajo prueba. Primero, la luz de referencia se proyecta sobre la muestra, y luego la luz de medición se proyecta sobre la muestra. Estos dos pulsos de energía de luz temporalmente separados se reflejan de vuelta a un detector, que los convierte en dos señales eléctricas. El canal de referencia representa la cantidad esperada de energía reflejada. El canal de medición es parcialmente absorbido por las moléculas de agua, por lo que su energía se atenuará. Estas dos señales se combinan para formar una relación. La diferencia entre esta relación y otras relaciones obtenidas de muestras con diferente contenido de agua es directamente proporcional a la diferencia en el contenido de agua entre las dos.
Las intensidades de señal de los dos canales se combinan en la siguiente ecuación: R / M x M1 / R1 = Relación
Donde R representa el canal de referencia del haz del producto, M representa el canal de medición del haz del producto, M1 representa el canal de medición del haz de compensación y R1 representa el canal de referencia del haz de compensación.
Si ocurre una deriva del disparador, como un cambio en la intensidad de la luz en la longitud de onda de medición, los valores M y M1 se verán afectados proporcionalmente, y el resultado se cancelará en la relación. Sin embargo, si la cantidad de agua en la muestra cambia, solo el valor M se ve afectado, lo que resulta en un cambio significativo en el contenido de humedad.
Características del Instrumento
1. Pruebas sin contacto por infrarrojo cercano, visualización en tiempo real de los cambios en el contenido de humedad en la línea de producción, no se requiere pretratamiento de las muestras. Las muestras en espacios cerrados también se pueden probar a través de vidrio incoloro (transmitancia superior al 95%), asegurando la integridad de la muestra y el cumplimiento de los requisitos del entorno de prueba.
2. Operación simple del instrumento. Después de la instalación en la ubicación de prueba requerida, tome una muestra cerca del punto de prueba y realice una prueba de método de laboratorio estándar para el contenido de humedad. Simplemente compare los datos de prueba del método estándar con los datos del instrumento, ajuste los parámetros de compensación y sensibilidad para completar la calibración, y luego comience la operación.
3. Fuerte antiinterferencia. La sonda tiene una función de compensación automática de temperatura, por lo que los cambios en la temperatura ambiente no afectan significativamente la precisión de la medición; el rendimiento del instrumento no se ve afectado por varios cambios en la luz ambiental, y no se requiere un protector de luz en la sonda durante el uso; se incluye una cubierta de filtro sinterizado estándar a prueba de polvo, y la conexión de una fuente de aire puede eliminar la interferencia de polvo y vapor de agua residual.
4. La sonda cuenta con una MCU incorporada y utiliza procesamiento totalmente digital, lo que resulta en sólidas capacidades de procesamiento de señales ópticas y una mejor detección de materiales que absorben luz, como objetos negros. La adición de medición de señales de luz visible reduce significativamente el impacto de las variaciones de color, haciéndolo más adaptable a entornos de prueba complejos.
5. Diversas interfaces de entrada y salida: Protocolo libre/MODBUS-RTU (lectura/escritura, admite modificación y calibración remota de parámetros); Rs485 (tres canales), DC 4-20mA (un canal), entrada/salida IO, 2 entradas (señal de parada de entrada para detener la medición), 2 salidas de 24V, con luz de alarma opcional.
6. Estable y confiable: Cuenta con un módulo de fuente de alimentación a prueba de agua, carcasa de aleación de aluminio, clasificación IP67 y adaptabilidad de voltaje global AC 90-220V 50/60Hz. La sonda se alimenta con DC 24V, proporcionando una alimentación de bajo voltaje más segura y estable, reduciendo efectivamente las tasas de falla. La fuente de luz se alimenta con una fuente de CC regulada de 5V, con un aumento gradual de voltaje al encender y protección para la fuente de luz durante el encendido y apagado.
Alcance de Aplicación
El instrumento se utiliza ampliamente en la industria textil, la industria del tabaco, la industria química, la industria del carbón, la industria de la madera, la industria del papel, el procesamiento de alimentos, la industria de piensos, la industria cerámica, la industria del vidrio, la industria del cemento y muchas otras.
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