Αρχές δύο διαφορετικών τεχνικών μέτρησης για τον προσδιορισμό της υγρασίας
Πριν περιγράψουμε τις διάφορες μετρήσεις υγρασίας, είναι σημαντικό να ορίσουμε την περιεκτικότητα σε υγρασία. Η περιεκτικότητα σε υγρασία εκφράζεται συνήθως ως ποσοστό κατά βάρος του συνολικού προϊόντος (υγρή βάση) ή του ξηρού προϊόντος (ξηρή βάση).
Περιεκτικότητα σε υγρασία σε υγρή βάση: M=100 x (υγρό βάρος - ξηρό βάρος) / υγρό βάρος
Περιεκτικότητα σε υγρασία σε ξηρή βάση: M=100 x (υγρό βάρος - ξηρό βάρος) / ξηρό βάρος
Σύμφωνα με τον παραπάνω τύπο, η περιεκτικότητα σε υγρασία της υγρής βάσης δεν μπορεί να υπερβαίνει το 100 τοις εκατό. Η υγρασία ξηρής βάσης μπορεί να υπερβαίνει το 100 τοις εκατό και είναι μια μη γραμμική συνάρτηση. Η περιεκτικότητα σε υγρασία μπορεί να προσδιοριστεί με διάφορες τεχνικές. Αυτές μπορούν να χωριστούν σε δύο κύριες κατηγορίες, τις κύριες και τις δευτερεύουσες μετρήσεις.
Ι. Διηλεκτρικές Τεχνικές Ραδιοσυχνοτήτων
Αυτή η μέθοδος βασίζεται σε υψηλή διηλεκτρική σταθερά νερού σε σχέση με τα περισσότερα στερεά.
Ένας αριθμός τεχνικών έχουν αναπτυχθεί για τον προσδιορισμό του διηλεκτρικού, συμπεριλαμβανομένης της ανακλασομετρίας ραδιοσυχνοτήτων, μικροκυμάτων και πεδίου χρόνου. Για να μετρηθεί η σχετική διηλεκτρική σταθερά ενός υλικού, το υλικό πρέπει να συζευχθεί ηλεκτρικά με ένα κύκλωμα ανίχνευσης. Αυτό μπορεί να γίνει τοποθετώντας το υλικό ανάμεσα σε δύο παράλληλα ηλεκτρόδια, αλλά αυτό δεν διευκολύνει τις on-line εφαρμογές. Εάν το κύκλωμα ανίχνευσης λειτουργεί σε ραδιοσυχνότητες, είναι εύκολο να διαδοθεί η ενέργεια ραδιοσυχνοτήτων μέσω του υλικού και έτσι να συνδεθεί με το προϊόν χωρίς φυσική επαφή. Τα επίπεδα ηλεκτρόδια κροσσικού πεδίου παρέχουν μια μονόπλευρη δομή μέτρησης με μικρότερο αντίκτυπο στη διαδικασία.
Το ηλεκτρικό ανάλογο ενός στερεού προϊόντος είναι ένας πυκνωτής παράλληλα με την αγωγιμότητα διαρροής. Αυτά τα συστατικά επηρεάζονται από την υγρασία, αλλά η διηλεκτρική σταθερά είναι πολύ προβλέψιμη ενώ ο παράγοντας απώλειας όχι. Τα συνδυασμένα εξαρτήματα αντιπροσωπεύουν μια σύνθετη αντίσταση που μπορεί εύκολα να μετρηθεί, αλλά μπορεί να επηρεαστεί από μεταβλητές άλλες εκτός από την υγρασία.
Οι πραγματικοί διηλεκτρικοί μετρητές υγρασίας είναι σπάνιοι επειδή τα περισσότερα όργανα χαμηλού κόστους δεν κάνουν καμία προσπάθεια διαχωρισμού των εξαρτημάτων διηλεκτρικού και απώλειας. Τα όργανα χαμηλού κόστους κάνουν ελάχιστη ή καθόλου προσπάθεια μέτρησης της συνδυασμένης σύνθετης αντίστασης με οποιαδήποτε μακροπρόθεσμη σταθερότητα και επαναληψιμότητα.
Είναι μια διεισδυτική μέτρηση και μπορεί να μετρήσει μη ομοιογενή προϊόντα.
Έχει μια μεγάλη περιοχή μέτρησης που παρέχει μια πιο αντιπροσωπευτική συνολική μέση υγρασία για το προϊόν.
Είναι σχετικά φθηνό σε σύγκριση με άλλες in-line τεχνολογίες.
Είναι πολύ αξιόπιστο και στιβαρό χωρίς κινούμενα μέρη να φθείρονται ή να σπάνε.
Μια ποικιλία μηχανικών αισθητήρων έχουν σχεδιαστεί για να ταιριάζουν σε ένα ευρύ φάσμα συνθηκών διεργασίας και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας.
II. Τεχνολογία Υπέρυθρων
Η τεχνολογία Near Infrared Reflectance (NIR ή IR) είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία για on-line δοκιμές υγρασίας. Μεγάλο μέρος της δημοτικότητάς του οφείλεται στην ευκολία χρήσης του.
Μια πηγή φωτός (συνήθως ένας λαμπτήρας αλογόνου χαλαζία) ευθυγραμμίζεται και φιλτράρεται σε ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος. Ένα φίλτρο τοποθετημένο σε έναν περιστρεφόμενο τροχό κόβει το φως σε μια σειρά από παλμούς συγκεκριμένου μήκους κύματος. Η φιλτραρισμένη δέσμη φωτός κατευθύνεται στην επιφάνεια του προς μέτρηση προϊόντος. Ένα μέρος του φωτός ανακλάται πίσω στον ανιχνευτή (συνήθως θειούχο μόλυβδο). Ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος φωτός απορροφάται από το νερό. Εάν το φίλτρο επιλεγεί έτσι ώστε ένα μήκος κύματος να απορροφάται από το νερό (η δέσμη του δείγματος) και ένα μήκος κύματος να μην επηρεάζεται από το νερό (η δέσμη αναφοράς), ο λόγος πλάτους των δύο ανακλώμενων μηκών κύματος θα είναι ανάλογος με την ποσότητα νερό στο νερό.
Εύκολο στην εφαρμογή. Συνήθως τοποθετείται 6 έως 10 ίντσες πάνω από το προϊόν. Οι μέτριες διακυμάνσεις ύψους προϊόντος έχουν μικρή ή καθόλου επίδραση στη μέτρηση.
Μια μικρή περιοχή μέτρησης σημείου σε συνδυασμό με ένα πλαίσιο σάρωσης παρέχει ένα προφίλ προϊόντος.
Μπορούν να επιλεγούν συγκεκριμένα μήκη κύματος για τη μέτρηση μεταβλητών εκτός της υγρασίας.
