Principy dvou různých měřicích technik pro stanovení vlhkosti
Před popisem různých měření vlhkosti je důležité definovat obsah vlhkosti. Obsah vlhkosti je obvykle vyjádřen v procentech hmotnosti celkového produktu (mokrý základ) nebo suchého produktu (suchý základ).
Obsah vlhké základní vlhkosti: M=100 x (vlhká hmotnost - suchá hmotnost) / vlhká hmotnost
Obsah vlhkosti na suché bázi: M=100 x (vlhká hmotnost - suchá hmotnost) / suchá hmotnost
Podle výše uvedeného vzorce nesmí obsah vlhkosti vlhkého podkladu překročit 100 procent. Suchá vlhkost může překročit 100 procent a jedná se o nelineární funkci. Obsah vlhkosti lze určit řadou technik. Ty lze rozdělit do dvou hlavních kategorií, primární a sekundární metriky.
I. Radiofrekvenční dielektrické techniky
Tato metoda spoléhá na vysokou dielektrickou konstantu vody vzhledem k většině pevných látek.
Pro stanovení dielektrika byla vyvinuta řada technik, včetně RF, mikrovlnné a časové reflektometrie. Aby bylo možné měřit relativní dielektrickou konstantu materiálu, musí být materiál elektricky spojen se snímacím obvodem. To lze provést umístěním materiálu mezi dvě paralelní elektrody, ale to neusnadňuje on-line aplikace. Pokud snímací obvod pracuje na RF, je snadné šířit vysokofrekvenční energii materiálem a připojit se tak k produktu bez fyzického kontaktu. Planární elektrody s proužkovým polem poskytují unilaterální strukturu měření s menším dopadem na proces.
Elektrickým analogem pevného produktu je kondenzátor paralelně se svodovou vodivostí. Tyto součásti jsou ovlivněny vlhkostí, ale dielektrická konstanta je velmi předvídatelná, zatímco ztrátový faktor není. Kombinované komponenty představují komplexní impedanci, kterou lze snadno měřit, ale může být ovlivněna jinými proměnnými než vlhkostí.
Skutečné dielektrické vlhkoměry jsou vzácné, protože většina levných přístrojů se nepokouší oddělit dielektrické a ztrátové komponenty. Nejlevnější přístroje se jen málo nebo vůbec nepokoušejí měřit kombinovanou impedanci s jakoukoli dlouhodobou stabilitou a opakovatelností.
Jedná se o penetrační měření a může měřit nehomogenní produkty.
Má velkou měřicí plochu, která poskytuje reprezentativnější celkovou průměrnou vlhkost produktu.
Ve srovnání s jinými in-line technologiemi je to relativně levné.
Je velmi spolehlivý a robustní bez pohyblivých částí, které by se opotřebovaly nebo zlomily.
Různé mechanické senzory jsou navrženy tak, aby vyhovovaly široké škále procesních podmínek a lze je použít v prostředí s vysokou teplotou.
II. Infračervená technologie
Technologie Near Infrared Reflectance (NIR nebo IR) je široce používaná technologie pro on-line testování vlhkosti. Velká část jeho popularity je způsobena jeho snadností použití.
Světelný zdroj (obvykle křemenná halogenová žárovka) je kolimován a filtrován na určitou vlnovou délku. Filtr namontovaný na rotujícím kole rozděluje světlo na sérii pulzů specifické vlnové délky. Filtrovaný světelný paprsek je směrován na povrch měřeného produktu. Část světla se odráží zpět do detektoru (obvykle sulfid olovnatý). Specifická vlnová délka světla je absorbována vodou. Pokud je filtr vybrán tak, že jedna vlnová délka bude absorbována vodou (vzorkový paprsek) a jedna vlnová délka nebude vodou ovlivněna (referenční paprsek), bude poměr amplitud dvou odražených vlnových délek úměrný množství voda ve vodě.
Snadno se nanáší. Obvykle se montuje 6 až 10 palců nad produktem. Mírné změny výšky produktu mají malý nebo žádný vliv na měření.
Malá oblast bodového měření v kombinaci se skenovacím rámem poskytuje profil produktu.
Pro měření jiných proměnných než je vlhkost lze zvolit specifické vlnové délky.
