水分测定的两种不同测量技术原理

在介绍各种水分测量值之前,定义水分含量很重要。水分含量通常表示为总产品(湿基)或干产品(干基)的重量百分比。

湿基水分含量:

M = 100 x(湿重-干重)/湿重

干基水分含量:

M = 100 x(湿重-干重)/干重

根据以上公式,湿基含水量不能超过100%。干基水分可能超过100%,并且是非线性函数。水分含量可以通过多种技术来确定。这些可以分为两个主要类别,主要和次要度量。

水分测定仪

初级水分技术通常直接从产品中提取水分,直接测定水分含量。

所有主要方法都是破坏性且耗时的。主要方法是离线执行的,但通常非常准确。小样本量可能不足以代表散装产品。

最常见的主要方法是失重,其中称量样品,干燥直至不再失重,然后重新称重。

其他方法包括Karl-Fischer滴定法。所有离线主要方法的准确性取决于实验室仪器的准确性和实验室人员的技能。

由于离线方法需要从过程中获取产品样本,因此采样方法必须提供一致的产品样本以进行测试。

次要水分技术测量变量的属性(水分),而不是直接测量变量。所有连续水分测定仪均采用次要测量原理,必须根据主要参考技术进行校准。它们具有连续或快速采样测量的优势,可用于实时过程监视和控制。

没有连续的测量能力,典型的过程将通过获取产品样本并进行实验室分析来控制。这些方法很耗时。到获得结果时,该过程可能已经发生了很大的变化。

以最简单的形式,即使不校准,连续水分分析仪也将提供实验室采样之间的趋势信息。在这种形式下,仪器是一个有用的设定值控制器,可以在每次实验室取样后调整过程设定值。

有许多在线水分测量技术。介电测量和近红外反射率是在许多行业中被证明是准确和可靠的两种。

一、射频介电技术

该方法依赖于相对于大多数固体而言较高的水介电常数。

已经开发了许多技术来确定电介质,包括射频,微波和时域反射仪。为了测量材料的相对介电常数,必须将材料电耦合到感测电路。可以通过将材料放置在两个平行电极之间来完成此操作,但这并不便于在线应用。如果传感电路以射频工作,则很容易通过材料传播RF能量,从而无需物理接触即可耦合到产品。平面边缘场电极提供了一种单侧测量结构,对过程的影响较小。

固体产品的电气类比是与漏电导率并联的电容器。这些成分都受水分的影响,但是介电常数是非常可预测的,而损耗因子却没有。组合的分量代表了一个复杂的阻抗,可以很容易地测量它,但是它可能会受湿度以外的变量影响。

真正的电介质水分仪很少见,因为大多数低成本仪器都没有尝试分离电介质和损耗成分。成本最低的仪器很少或根本没有尝试以任何长期稳定性和可重复性来测量组合阻抗。

  • 它是一种穿透性测量,可以测量非均质产品。

  • 它具有较大的测量区域,可为产品提供更具代表性的总体平均水分。

  • 与其他在线技术相比,它相对便宜。

  • 它非常可靠,坚固,没有活动部件磨损或损坏。

  • 各种机械传感器设计适合各种工艺条件,并且可以在高温环境中使用。

二、红外技术

近红外反射率(NIR或IR)技术是用于在线水分测试的广泛使用的技术。它的受欢迎程度在很大程度上是由于它易于使用。

将光源(通常是石英卤素灯泡)准直并过滤成特定的波长。安装在旋转轮上的滤光片将光切成一系列特定波长的脉冲。过滤后的光束直接照射到要测量的产品表面。一部分光被反射回检测器(通常是硫化铅)。特定波长的光被水吸收。如果选择滤光片,使得一个波长将被水(样本光束)吸收,而一个波长将不被水(参考光束)影响,则两个反射波长的振幅比将与水中的水量成正比。

  • 易于应用。通常安装在产品上方6至10英寸处。适中的产品高度变化对测量几乎没有影响。

  • 小点测量区域与扫描框架结合在一起,可提供产品轮廓。

  • 可以选择特定的波长来测量湿度以外的变量。

全品类涂料检测仪器
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