線紅外水分儀產(chǎn)品資料

1、非接觸在線紅外水分測(cè)定儀一、產(chǎn)品特點(diǎn)在線水分檢測(cè)儀指的是在傳送帶上的物料不斷運(yùn)動(dòng)，通過近紅外光線照射，非接觸的測(cè)量物料的水分。其特點(diǎn)在于：24小時(shí)不間斷連續(xù)測(cè)量，非接觸，距離被測(cè)物表面1540厘米，水分測(cè)量范圍0100%，水分分辨率0.01%，可輸出420mA電流信號(hào)，可配備RS485模塊。在線紅外水分測(cè)定儀的參數(shù)：l 測(cè)量系統(tǒng)：4波長(zhǎng)8光束的近紅外光線反射原理l 測(cè)量范圍：水分0100%  （根據(jù)產(chǎn)品而定）l 測(cè)量分辨率：0.01%（根據(jù)產(chǎn)品而定）l 測(cè)量面積：直徑60mm（探頭距離物料300mm時(shí)）l 測(cè)量距離：150400mml 測(cè)量速度：最快0.2秒l 標(biāo)定調(diào)校：快速標(biāo)定；預(yù)

2、標(biāo)定，勿須日常再標(biāo)定。l 濾    波：線性的或者指數(shù)的（199秒）阻尼l 模擬輸出：4（0） 20mA電流信號(hào)（用于接PLC或者DCS系統(tǒng)）l 通訊輸出：可選RS485模塊連接電腦，符合MODBUS協(xié)議重    量：18kg（公斤）l 電源要求：220V  二、工作原理分子結(jié)構(gòu)，像水中的氫-氧鍵會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的近紅外線（特定測(cè)量波段1940nm），在特定波長(zhǎng)下，所反射回去的近紅外線能量和物料中水分子吸收的近紅外線能量成反比，根據(jù)能量的損失量就能計(jì)算出被測(cè)物料的含水率。水分子不是靜止的：當(dāng)遇到特定的能量帶時(shí)，它們會(huì)

3、振動(dòng)。水分子中束縛兩個(gè)氫原子與氧原子的鍵會(huì)伸展、收縮、或以其它形態(tài)扭曲。 需要外來的能量引起這些振動(dòng)。需要的能量遍及整個(gè)電磁光譜的特定波段。在整個(gè)光譜的不同部位，有一些吸收波段十分強(qiáng)烈，有一些十分微弱。在光譜的近紅外部位，該等波段對(duì)于水分子特別強(qiáng)烈，同時(shí)儀器在發(fā)射、過濾和接收能量方面更容易實(shí)現(xiàn)。紅外在線水分測(cè)定儀把多個(gè)波長(zhǎng)的近紅外線光束聚集到被測(cè)物表面上，其表面反射的近紅外線的光束被一個(gè)高級(jí)紅外光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)接收和處理。這種高級(jí)紅外光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)能快速處理數(shù)據(jù)。一個(gè)內(nèi)嵌式的超性能微型數(shù)字信號(hào)處理芯片用來處理、儲(chǔ)藏和顯示所需要的數(shù)據(jù)。其精確度和穩(wěn)定性非常出眾。在線紅外水分測(cè)定儀利用的現(xiàn)象是：許多的物

4、質(zhì)在特定波長(zhǎng)下吸收紅外能量，而不吸收在其它波長(zhǎng)下的紅外能量。當(dāng)測(cè)量受測(cè)物質(zhì)的水含量時(shí)，最少選擇兩種波長(zhǎng)。一種是為參照波長(zhǎng)，不會(huì)被受測(cè)物質(zhì)或水強(qiáng)烈吸收。另一種是為測(cè)量波長(zhǎng)，它不會(huì)被受測(cè)物質(zhì)強(qiáng)烈吸收，但會(huì)被水強(qiáng)烈吸收。在線紅外水分測(cè)量?jī)x使用裝嵌在轉(zhuǎn)輪上的精密紅外濾光片。這種安裝允許參照光和測(cè)量光的脈沖交替地通過濾光片。被保留的光束會(huì)被聚焦在受測(cè)試的樣品上。首先是參照光被投影在樣品上，然后是測(cè)量光被投影在樣品上。這兩個(gè)具有時(shí)序的光能脈沖會(huì)被反射回到一個(gè)探測(cè)器上，依次轉(zhuǎn)換成兩個(gè)電信號(hào)。參考通道表示預(yù)計(jì)的反射能量的多少。測(cè)量通道有一部分被水分子所吸收，因此其能量將出現(xiàn)衰減。這兩個(gè)信號(hào)結(jié)合形成一個(gè)比率。這

5、比率與一些從不同含水程度樣品中獲得的其它比率的差，是與兩者含水量的差成正比例。兩種通道的信號(hào)強(qiáng)度結(jié)合成以下的方程式：R/MxM1/R1=比率，其中R代表產(chǎn)品光束的參照通道M代表產(chǎn)品光束的測(cè)量通道M1代表補(bǔ)償光束的測(cè)量通道R1代表補(bǔ)償光束的參照通道如果有漂移狀況出現(xiàn)，諸如測(cè)量波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度改變，M和M1值會(huì)同時(shí)相稱地受影響，對(duì)于比率來說，漂移的結(jié)果被抵消，保持了測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性。三、產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)采用波長(zhǎng)固定、使用壽命較長(zhǎng)的LD 作為單色光源、積分球作為載樣器件，從而構(gòu)成整臺(tái)檢測(cè)儀無任何移動(dòng)部件的近紅外水分儀，系統(tǒng)方案框圖( 見圖1）。儀器的設(shè)計(jì)思路是LD 經(jīng)過驅(qū)動(dòng)后發(fā)出穩(wěn)定的單色光，

6、直接照射到樣品上，經(jīng)過物料的漫反射光信號(hào)由積分球收集并照射到InGaAs 光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)( 見圖2），由后繼放大電路檢測(cè)出信號(hào)并放大，使用USB 接口的A/D 采集卡將此放大信號(hào)送往上層測(cè)控軟件進(jìn)行分析并顯示。儀器設(shè)計(jì)主要包括：（1）儀器整體光路設(shè)計(jì)；（2）微弱信號(hào)探測(cè)電路設(shè)計(jì)；（3）近紅外水分儀的測(cè)控軟件開發(fā)。水分儀硬件部分設(shè)計(jì)分為光學(xué)系統(tǒng)和電路系統(tǒng)，其中電路部分主要包括探測(cè)器后繼電路和信號(hào)采集系統(tǒng)。1、 光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件積分球設(shè)計(jì)要滿足以下2個(gè)條件：在積分球內(nèi)表面的覆膜必須要能很好地散射并有高反射率；積分球出入口面積不超過內(nèi)表面面積的5%4。本設(shè)計(jì)的積分球內(nèi)表面鍍金，保證

7、對(duì)近紅外光有99% 以上的反射率。積分球共4 個(gè)開口，分別用于光源2 只、探測(cè)和物料口各1 只，光源口與探測(cè)口直徑相同為5，物料口為10，積分球直徑設(shè)計(jì)為50。儀器采用單個(gè)的探測(cè)器，樣品表面貼近積分球內(nèi)表面，LD 所產(chǎn)生的光直接照射到樣品，保證樣品能第一次對(duì)光足夠吸收；探測(cè)器的斜角與LD 的斜角錯(cuò)開，防止樣品一次反射光直接進(jìn)入探測(cè)器。光源選取1310nm、1490nm 波長(zhǎng)的LD，其中1490nm 是水的吸收峰，1310nm 作為參比波長(zhǎng)。為防止使用時(shí)間長(zhǎng)引起溫度升高，光源采用輪工作方法( 根據(jù)需要，這里選擇兩路光源驅(qū)動(dòng)電路)。利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)中斷使得LD 輪流點(diǎn)亮，點(diǎn)亮?xí)r間可手動(dòng)或軟件設(shè)

8、定，使用鎖存器對(duì)輸出進(jìn)行鎖存，以此避免脈沖干擾及數(shù)據(jù)丟失。2、檢測(cè)電路探測(cè)器檢測(cè)電路主要由光電二極管、前置放大電路和濾波電路組成。前置放大電路（見圖3）將光電二極管得到的微弱電流信號(hào)進(jìn)行放大，然后通過濾波電路后輸出。3、軟件設(shè)計(jì)（略）4、水分檢測(cè)試驗(yàn)對(duì)奶粉樣品的水分進(jìn)行標(biāo)定測(cè)量，在所選的波長(zhǎng)下，建立光譜數(shù)據(jù)與實(shí)際物料水分之間的校正模型，以驗(yàn)證儀器測(cè)量水分的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。奶粉水分測(cè)試試驗(yàn)，將從市面上購買的學(xué)奶粉，配置成不同水分的樣品11 個(gè)，水分含量從2%7%，分別進(jìn)行漫反射光強(qiáng)度和實(shí)際含水率的檢測(cè)，水分按GB /T 8304 -2002 中規(guī)定的方法測(cè)量。數(shù)據(jù)的處理在本課題組研制的軟件NIRSA2.2 系統(tǒng)中完成。根據(jù)試驗(yàn)的實(shí)際情況，選用多元線性回歸以及多項(xiàng)式回歸2 種算法建立相對(duì)漫反射光強(qiáng)度與含水率之間的定標(biāo)模型。多元線性回歸模型方程為：Y = 0.2050 0.041X