Prinzipien zweier unterschiedlicher Messverfahren zur Feuchtebestimmung
Bevor wir die verschiedenen Feuchtigkeitsmessungen beschreiben, ist es wichtig, den Feuchtigkeitsgehalt zu definieren. Der Feuchtigkeitsgehalt wird normalerweise als Gewichtsprozentsatz des Gesamtprodukts (Nassbasis) oder des Trockenprodukts (Trockenbasis) ausgedrückt.
Feuchtigkeitsgehalt im Nasszustand: M=100 x (Nassgewicht - Trockengewicht) / Nassgewicht
Feuchtigkeitsgehalt auf Trockenbasis: M=100 x (Nassgewicht - Trockengewicht) / Trockengewicht
Gemäß der obigen Formel kann der Feuchtigkeitsgehalt der nassen Basis 100 Prozent nicht überschreiten. Die Feuchtigkeit der trockenen Basis kann 100 Prozent überschreiten und ist eine nichtlineare Funktion. Der Feuchtigkeitsgehalt kann durch eine Reihe von Techniken bestimmt werden. Diese können in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: primäre und sekundäre Metriken.
I. Dielektrische Hochfrequenztechniken
Dieses Verfahren basiert auf der hohen Dielektrizitätskonstante von Wasser im Vergleich zu den meisten Feststoffen.
Zur Bestimmung der Dielektrizität wurden eine Reihe von Verfahren entwickelt, darunter HF-, Mikrowellen- und Zeitbereichsreflektometrie. Um die relative Dielektrizitätskonstante eines Materials zu messen, muss das Material elektrisch an einen Sensorkreis gekoppelt werden. Dies kann erreicht werden, indem das Material zwischen zwei parallele Elektroden gelegt wird, was jedoch keine Online-Anwendungen ermöglicht. Wenn der Sensorkreis mit HF arbeitet, kann HF-Energie leicht durch das Material geleitet werden und so ohne physischen Kontakt mit dem Produkt gekoppelt werden. Planare Streufeldelektroden bieten eine einseitige Messstruktur mit weniger Einfluss auf den Prozess.
Das elektrische Analogon eines festen Produkts ist ein Kondensator parallel zur Leckleitfähigkeit. Diese Komponenten werden durch Feuchtigkeit beeinflusst, aber die Dielektrizitätskonstante ist sehr vorhersehbar, während dies beim Verlustfaktor nicht der Fall ist. Die kombinierten Komponenten stellen eine komplexe Impedanz dar, die leicht gemessen werden kann, aber von anderen Variablen als Feuchtigkeit beeinflusst werden kann.
Echte dielektrische Feuchtigkeitsmessgeräte sind selten, da die meisten kostengünstigen Instrumente keinen Versuch unternehmen, die dielektrischen Komponenten von den Verlustkomponenten zu trennen. Die kostengünstigsten Instrumente unternehmen kaum oder gar keinen Versuch, die kombinierte Impedanz mit langfristiger Stabilität und Wiederholbarkeit zu messen.
Es handelt sich um eine eindringende Messung und kann inhomogene Produkte messen.
Es verfügt über einen großen Messbereich, der eine repräsentativere Durchschnittsfeuchtigkeit des Produkts liefert.
Im Vergleich zu anderen Inline-Technologien ist es relativ kostengünstig.
Es ist sehr zuverlässig und robust und verfügt über keine beweglichen Teile, die verschleißen oder kaputtgehen können.
Eine Vielzahl mechanischer Sensoren ist für ein breites Spektrum an Prozessbedingungen geeignet und kann in Umgebungen mit hohen Temperaturen eingesetzt werden.
II. Infrarot-Technologie
Die Nahinfrarot-Reflexionstechnologie (NIR oder IR) ist eine weit verbreitete Technologie zur Online-Feuchtigkeitsmessung. Ihre Beliebtheit verdankt sie vor allem ihrer Benutzerfreundlichkeit.
Eine Lichtquelle (normalerweise eine Quarzhalogenlampe) wird kollimiert und auf eine bestimmte Wellenlänge gefiltert. Ein auf einem rotierenden Rad montierter Filter zerlegt das Licht in eine Reihe von Impulsen einer bestimmten Wellenlänge. Der gefilterte Lichtstrahl wird auf die Oberfläche des zu messenden Produkts gerichtet. Ein Teil des Lichts wird zum Detektor zurückreflektiert (normalerweise Bleisulfid). Eine bestimmte Wellenlänge des Lichts wird vom Wasser absorbiert. Wenn der Filter so ausgewählt wird, dass eine Wellenlänge vom Wasser absorbiert wird (der Probenstrahl) und eine Wellenlänge vom Wasser nicht beeinflusst wird (der Referenzstrahl), ist das Amplitudenverhältnis der beiden reflektierten Wellenlängen proportional zur Wassermenge im Wasser.
Einfach anzuwenden. Normalerweise 6 bis 10 Zoll über dem Produkt angebracht. Mäßige Abweichungen in der Produkthöhe haben wenig oder keinen Einfluss auf die Messung.
Ein kleiner Punktmessbereich in Kombination mit einem Scanrahmen liefert ein Produktprofil.
Zur Messung anderer Variablen als der Luftfeuchtigkeit können bestimmte Wellenlängen ausgewählt werden.
