微波水分表原理

1、引言引言 目前水分的測(cè)量有很多種方法，如稱重法、電導(dǎo)法、電容法、紅外法、微波法等。而微波測(cè)濕技術(shù)不僅具有電測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：不接觸、無(wú)損傷、連續(xù)、實(shí)時(shí)、精度高、無(wú)毒害、無(wú)污染、就紙張而言測(cè)量范圍寬、便于維護(hù)。概述 它以干物料和水的介電常數(shù)相差很大為基礎(chǔ)的。紙頁(yè)在絕干的情況下的介電常數(shù)值為1.82.5，清水的介電常數(shù)為81。當(dāng)含有一定水量的基材穿過(guò)某一個(gè)特定微波場(chǎng)時(shí)，它的相移和衰減將明顯增大，因此通過(guò)測(cè)量含水物質(zhì)在微波場(chǎng)中的介電常數(shù)，就能間接測(cè)得該物質(zhì)的含水量的多少，而實(shí)際上通常采用物料通過(guò)微波時(shí)的衰減常數(shù)、相移常數(shù)、諧振頻率等方法來(lái)間接的進(jìn)行測(cè)量。 微波是電磁波中介于普通無(wú)線

2、電波（長(zhǎng)波、中波、短波、超短波）與紅外線之間的波段，它是屬于無(wú)線電波中波長(zhǎng)最短即頻率最高的波段，其頻率范圍從300MHZ（波長(zhǎng)lm）至300GHZ（波長(zhǎng)0.lmm），按照波長(zhǎng)的不同，通?？梢詫⑽⒉úǘ畏譃榉置撞ā⒗迕撞?、毫米波和亞毫米波四個(gè)波段。 微波特性簡(jiǎn)介 水是一種介電質(zhì)，水分子具有很強(qiáng)的極化特性，并具有很大的介電常數(shù)，它和電磁波的關(guān)系如圖1所示。水的特性水的特性 水的介電常數(shù)在1GHz左右的時(shí)候非常大，而其它物質(zhì)在這個(gè)頻段的介電常數(shù)非很小，隨著頻率的提高，由于水分子中原子的相互作用，水的介電常數(shù)逐漸減小，在到達(dá)100GHz時(shí)，水的介電常數(shù)幾乎不變，利用這一發(fā)現(xiàn)，便可以將微波的測(cè)量波段選擇

3、在1GHz左右，利用在這一頻段水所具有的高介電常數(shù)所引起的微波傳播速度、波長(zhǎng)等變化，通過(guò)測(cè)量這些參數(shù)的變化準(zhǔn)確地測(cè)出物質(zhì)中的含水率。微波測(cè)濕主要有以下幾種方式：1）穿透式2）反射式3）散射式1.測(cè)量原理 測(cè)量系統(tǒng)用了2個(gè)微波諧振器，一個(gè)封閉的控制固定頻率的震蕩器，兩個(gè)在測(cè)量腔內(nèi)，一個(gè)作參照，一個(gè)來(lái)測(cè)量。固定頻率的諧振器參照諧振之間的頻率差別決定于測(cè)量間隙，而參照的諧振器和測(cè)量的諧振器之間的差別就是諧振器間隙水分的值。水測(cè)量的結(jié)果依賴于測(cè)量間隙這一面，因此間隙的測(cè)量用作水分測(cè)量的補(bǔ)償。因?yàn)樗峙c纖維不同的介電常數(shù)。因此紙張的含水量就反映了它的絕緣度，可以通過(guò)微波技術(shù)得到高精度的測(cè)量；傳感器是一個(gè)微波空腔諧振器，其中一個(gè)共振頻率對(duì)絕緣度和空腔中的原料很敏感；另外一個(gè)共振頻率對(duì)原料不敏感作為參照，兩者之間的頻率差是基本的測(cè)量信號(hào)；傳感器得到的測(cè)量值水分重量值，通過(guò)軟件綜合定量和水分重量,即可得出紙張水分百分比值。 2.儀儀表表方方框框圖圖3.內(nèi)部連線圖內(nèi)部連線圖校準(zhǔn)及校準(zhǔn)及誤差曲線誤差曲線 探頭是由上下兩個(gè)腔體組成的。腔體上下的相對(duì)位置偏差會(huì)產(chǎn)生如下誤差。 溫度測(cè)量溫度測(cè)量 這是一種依賴于電介質(zhì)變化的測(cè)量方法，這種方法與溫度及濕度有關(guān)。與溫度變化成正比，與濕度變化成反比。其