标题高频率水分测量原理

本仪器使用高频率测量原理可以快速测定被测物的水分，它是根据被测物中物质和水的混合物通过模拟器转换成电子频率信号原理制成。本仪器采用从日本引进的先进技术，对于提高产品质量、降低生产成本、节约能源等具有重要意义，是必备的检测仪器.
　　
　　一、高频率测量的优点
　　
　　高频率测量的优点有：灵敏度高，速度快，非介入无损式测量，在线连续测量，检测信号易于联机数字化、可视化，在线测量的取样器装料要求低，所测结果有代表性。近年来，高频率水分测量技术广泛应用于饲料、肥料、纸张、棉纱等各种对象的水分测量中。高频率测量方法代表了现代水分检测的主流方法和水分检测技术的发展方向。
　　
　　二、高频率检测原理
　　
　　高频率波为高频率的电磁波。被测物中水的介电特性——介电常数和损耗因子比其中干物质的介电特性值高很多，且水对高频率特别敏感。比如饲料在干燥状态下的相对介电常数为2~5（小麦的介电系数约为2.3），而水的相对介电常数接近80，水在超高频范围内存在介电损耗的最大值。
　　
　　利用超高频能量通过含水被测物产生能量损耗、相移或发射波参数的变化，可以换算出被测物水分值。高频率水分测量正是利用水对高频率波能量的吸收或高频率谐振腔谐振频率等参数随水分变化的原理进行水分测量的。高频率水分测量常用高频率衰减传感器方式，根据电磁能量关系，超高频能量在含水物质中的衰减量（dB）为
　　
　　（1）式中，M为相对水分含量;ρ′为密度因素;k为材质因素;|τ|为空气—被测物之间反射系数的模;αB为水的衰减系数;t为被测物厚度;B为含水物质的相数。当t足够大时，得到近似的被测物的相对水分含量，即高频率衰减传感器水分测量的测量模型：
　　
　　由（2）式可知，被测物水分含量的检测值是与被测物料的属性ρ′及k有关的，不同品种、不同物质的影响需通过浮动定标方式消除，另一方式是即时检测在线物料流量，通过测量信号处理单元在测量电路中予以解决。
　　
　　三、高频率检测装置构成
　　
　　高频率水分传感器由高频率功率发生器、高频率传输器、高频率检测器等部件构成。高频率因其超高频电磁振荡性质，其高频率发生、传输、控制部分和高频率应用元件均有别于普通测控系统组件。
　　
　　四、关键技术
　　
　　1、高频率水分测量系统的精度、可靠性、重复性要求。
　　
　　高频率方法所得到的测量结果受温度、流量波动、初含水均匀性等环境因素影响比较小，通过软件补正，系统工作稳定性方面强，可靠性高，重复性好。
　　
　　2、检测系统的快速化和智能化。
　　
　　水分在线测量对测量信息的检出、标定、甄别、处理和显示等都提出了实时性要求，要达到这一要求，必须善于运用检测共性技术的发展成果，重视检测系统级的创新和基础检测元器件尤其是传感器件的创新开发。智能化检测系统能融温度、水分检测、调节放大电路、测量信息处理（线性化计权、测量数据融合等）、远程控制和通讯为一体，实现温度、水分测量和与PC机之间的通讯，LCD信息提示，具有测量种类选择、超量程报警等多种功能。能在线甄别测量信号真伪、实时消除测量误差。
　　
　　3、检测系统的技术指标
　　
　　1、测量水分范围：0-80%
　　
　　2、输出电流信号：4-20mA对应0-40%
　　
　　3、精度范围：0-10%精度：±0.6%
　　
　　10-20%精度：±1%
　　
　　20-40%精度：±3%
　　
　　4、传感器顶部材料：耐温耐磨高效绝缘材料，寿命5年
　　
　　五、结语
　　
　　基于对高频率在线水分测量原理的分析研究，哈尔滨宇达电子技术有限公司深入开展和高等院校的合作，开发出了HYD-ZS型在线水分仪，使用微处理器技术及数字信号处理技术，可调节种类等各种参数的范围，可设定上下限报警，可输出控制信号，RS485远程信号传输至电脑，可选输出4-20mA测量/控制信号连接PLC等设备。