Kahden eri mittaustekniikan periaatteet kosteuden määrittämiseen
Ennen erilaisten kosteusmittausten kuvaamista on tärkeää määritellä kosteuspitoisuus. Kosteuspitoisuus ilmaistaan yleensä painoprosentteina kokonaistuotteesta (märkäpaino) tai kuivatuotteesta (kuivapohjainen).
Märkäpohjainen kosteuspitoisuus: M=100 x (märkäpaino - kuivapaino) / märkäpaino
Kosteuspitoisuus kuiva-aineena: M=100 x (märkäpaino - kuivapaino) / kuivapaino
Yllä olevan kaavan mukaan märän pohjan kosteus ei saa ylittää 100 prosenttia. Kuivapohjainen kosteus voi ylittää 100 prosenttia, ja se on epälineaarinen funktio. Kosteuspitoisuus voidaan määrittää useilla tekniikoilla. Nämä voidaan jakaa kahteen pääluokkaan, ensisijaisiin ja toissijaisiin mittareihin.
I. Radiotaajuusdielektriset tekniikat
Tämä menetelmä perustuu veden korkeaan dielektrisyysvakioon verrattuna useimpiin kiintoaineisiin.
Eristeen määrittämiseksi on kehitetty useita tekniikoita, mukaan lukien RF-, mikroaaltouuni- ja aika-alueen reflektometria. Materiaalin suhteellisen dielektrisyysvakion mittaamiseksi materiaali on kytkettävä sähköisesti mittauspiiriin. Tämä voidaan tehdä asettamalla materiaali kahden rinnakkaisen elektrodin väliin, mutta tämä ei helpota online-sovelluksia. Jos anturipiiri toimii RF:llä, RF-energiaa on helppo levittää materiaalin läpi ja siten kytkeytyä tuotteeseen ilman fyysistä kosketusta. Tasomaiset reunakenttäelektrodit tarjoavat yksipuolisen mittausrakenteen, jolla on vähemmän vaikutusta prosessiin.
Kiinteän tuotteen sähköinen analogi on kondensaattori rinnakkain vuodonjohtavuuden kanssa. Kosteus vaikuttaa näihin komponentteihin, mutta dielektrisyysvakio on hyvin ennustettavissa, kun taas häviökerroin ei. Yhdistetyt komponentit edustavat monimutkaista impedanssia, joka on helposti mitattavissa, mutta siihen voivat vaikuttaa muutkin muuttujat kuin kosteus.
Todelliset dielektriset kosteusmittarit ovat harvinaisia, koska useimmat edulliset laitteet eivät yritä erottaa dielektrisiä ja häviökomponentteja. Halvimmilla kustannuksilla mitataan vain vähän tai ei ollenkaan yhdistettyä impedanssia pitkän aikavälin stabiiliudella ja toistettavuudella.
Se on läpitunkeva mittaus ja voi mitata epähomogeenisiä tuotteita.
Siinä on suuri mittausalue, joka tarjoaa edustavamman kokonaiskeskimääräisen kosteuden tuotteelle.
Se on suhteellisen halpa verrattuna muihin in-line-tekniikoihin.
Se on erittäin luotettava ja vankka, eikä siinä ole liikkuvia osia, jotka kuluvat tai rikkoutuvat.
Useita mekaanisia antureita on suunniteltu sopimaan monenlaisiin prosessiolosuhteisiin, ja niitä voidaan käyttää korkeissa lämpötiloissa.
II. Infrapunatekniikka
Near Infrared Reflectance (NIR tai IR) -tekniikka on laajalti käytetty tekniikka online-kosteustestaukseen. Suuri osa sen suosiosta johtuu sen helppokäyttöisyydestä.
Valonlähde (yleensä kvartsihalogeenilamppu) kollimoidaan ja suodatetaan tietylle aallonpituudelle. Pyörivälle pyörälle asennettu suodatin leikkaa valon sarjaksi tietyn aallonpituuden omaavia pulsseja. Suodatettu valonsäde suunnataan mitattavan tuotteen pinnalle. Osa valosta heijastuu takaisin ilmaisimeen (yleensä lyijysulfidia). Vesi absorboi tietyn aallonpituuden valoa. Jos suodatin valitaan siten, että yksi aallonpituus absorboituu veteen (näysäde) ja vesi ei vaikuta yhteen aallonpituuteen (referenssisäde), kahden heijastuneen aallonpituuden amplitudisuhde on verrannollinen vettä vedessä.
Helppo levittää. Tyypillisesti asennettuna 6-10 tuumaa tuotteen yläpuolelle. Kohtalaiset tuotteen korkeuden vaihtelut vaikuttavat vain vähän tai ei ollenkaan.
Pieni pistemittausalue yhdistettynä skannauskehykseen muodostaa tuoteprofiilin.
Tietyt aallonpituudet voidaan valita mittaamaan muita muuttujia kuin kosteutta.
