浅谈红外线水分传感器

发布于:2006/9/16 9:17:59 | 725 次阅读

    众所周知,对于人们的日常生活来说,水与空气一样,都是极其重要的。在生产的众多领域中,水分含量的多少更是至关重要,回为它可直接影响各种产品的质量。因此,水分的测量历来倍受重视。地测量水分主要是利用水分传感器,水分传感器根据其工作原理有多种类型,而红外线水分传感器就是一种性能优良的新型水分传感器。利用它可以进行非接触测量,并且可以进行瞬间测量和连续测量。这种传感器与被测物质的电特性无关,因此测量时产生误差的几率较少,并且它的性能稳定。同时,它还不易受视在密度的影响,很适合测量粉体和颗粒的水分。这种传感器主要用于原料水分测量、半成品的工艺管理以及食品、化学药品、陶瓷、金属、橡胶、纸张、烟草、纤维等成品含水分测量。
红外线水分传感器是一种利用近红外线照射被测物体时,由于水分的存在会产生红外线的反射,测量反射光就可以测量水分含量的原理制成的。分析研究的结果表明,红外线产生反射是由于水分子的振动引起的。水分子的标准振动有三种形式,即3652cm负方的对称型伸缩振动和3756cm负方的非对称型伸缩振动以及 1595cm负方的变角振动。对称型伸缩振动是两种振动模式同时为伸缩式;非对称型伸缩振动是一种为伸长振动模式,另一种则为压缩式;变角振动是改变原子价角的振动。由于上述基本振动模式组合的源音或复音的存在,在近红外区域则产生了其有能量吸收带的反射频谱特性。理论和实践都证明,被测物体的含水率与吸收量的对数成正比。
实际上,若仅用一个波长的红外线测量,由于被测物体的散射,会产生较大的误差,如果采用不被水分吸收的其它一种波长的红外线进行对比,就可以消除误差,实现的水分测量。红外线水分传感器的红外接收器大都使用光导型半导体PbS元件。目前,已经实用化的红外线水分传感器主要有以下两种类型。
1.反射式红外线水分传感器
反射式红外线水分传感器的光学系统是由光源、滤光器、反射镜和聚光系统构成的。来自光源的光被透镜聚光,通过扇形滤光器而调制成脉冲光,同时,三种滤光器有选择地透过三种波长的光。透过滤光器的光射到被测物体上,由于物质的固有特性,一部分被正反射,另一部分被吸收。把测量波长信号和参考波长信号利用A/D变换器转变为数字信号,然后对此信号进行运算处理,求得水分值和电压值,并输出。反射式红外线传感器大多是用来测量固态物质的含水量。
2.透射式红外线水分传感器
透射式红外线水分传感器主要是利用光的透射及散射,也有利用多重散射以及使上述物理现象组合的方式。但是,无论是哪一种方式都是使与被测量物相互作用的部分透射光聚光,并汇聚于检测元件之上,然后利用电子电路取出信号。透射式红外线水分传感器大多用于测量纸张、透明或带色的塑料薄膜等物质的含水量。


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