Akademia Automatyki
Pomiar wilgotności produktów sypkich – bezkontaktowo!

Pomiar wilgotności produktów sypkich – bezkontaktowo!

Przemysłowe pomiary wilgotności materiałów sypkich są jednym z bardziej wymagających. Nie ma jednej cudownej metody, która sprawdzałaby się w każdej aplikacji i typie produktów. Większość z metod wymaga kontaktu mierzonego produktu z czujnikiem. Są też techniki bezkontaktowe. Jedną z nich jest metoda oparta o podczerwień (NIR).


NIR (Near InfraRed), czyli w uproszczeniu promieniowanie podczerwone, oddziałuje z materiałami sypkimi na trzy sposoby: jest przepuszczane, pochłaniane i odbijane. W przypadku warstw o grubościach większych niż kilka milimetrów (a takie spotykamy z reguły w zakładach), występuje tylko pochłanianie i odbijanie promieniowania. Zależność między tym dwoma zjawiskami wykorzystuje miernik wilgotności – fale o pewnych długościach są silnie pochłaniane przez materiały zawierające określone wiązania chemiczne: O-H występujące w wodzie, C-H występujące w tłuszczach oraz N-H występujące w białkach. Intensywność pochłaniania promieniowania jest proporcjonalna do ilości danych wiązań w badanym materiale – i większa zawartość wilgoci w tym produkcie (czyli większa ilość wiązań O-H obecnych w cząsteczkach wody), tym silniejsze pochłanianie promieniowania.  Ale miernik NIR nie mierzy pochłaniania (jest to niemożliwe) ale mierzy ilość promieniowania odbitego i dopiero znając wielkość odbitego promieniowania podczerwonego oraz własności materiału (zależność między pochłanianiem i odbiciem) można określić zawartość wody w produkcie, czyli jego wilgotność.

JAK DZIAŁA MIERNIK NIR?

Urządzenie wykorzystujące metodę NIR musi posiadać przede wszystkim źródło promieniowania podczerwonego. Jako źródło promieniowania wykorzystuje się lampy halogenowe, które wraz ze specjalnymi filtrami optycznymi emitują promieniowanie o długości 1900 nm wykorzystywane do pomiaru zawartości wody. Wiązka pomiarowa jest kierowana w stronę powierzchni mierzonego materiału, który część promieniowania (zależną od wilgotności) odbija. Promieniowanie odbite trafia na zwierciadło paraboliczne, które koncentruje je na detektorze wykonanym z siarczku ołowiu. Detektor zamienia intensywność promieniowania na sygnał elektryczny, który jest wzmacniany, a następnie przetwarzany przez układ procesora na sygnał odpowiadający wielkości mierzonej – wilgotności produktu. Z uwagi na zmienne warunki przemysłu, miernik składa się także z innych elementów – dodatkowa wiązka odniesienia zapewniająca niezależność pomiaru od zmian odległości, granulacji, zanieczyszczeń i tym podobnych zakłóceń; czy obracające się koło z filtrami optycznymi wirujące 30 obrotów na sekundę (co zapewnia naprzemienną emisję fali pomiarowej i odniesienia), a także zw. wewnętrzna wiązka odniesienia poprawiająca stabilność długoterminowa miernika.

budowa_miernika_wilgotnosci_NIR

Co można mierzyć bezkontaktowo?

Mierniki NIR są stosowane przede wszystkim do ciągłego pomiaru wilgotności produktów sypkich w różnych postaciach: proszków, granulek, płatków, kryształków, bryłek, liści, wiórów, ścinków itp. Miernik NIR radzi sobie ze swoim zadaniem niezależnie od sposobu transportowania tych materiałów (przenośniki taśmowe, zgrzebłowe czy ślimakowe). W praktyce spotykamy także produkty w postaci płyt, arkuszy, taśm i wstęg lub porcji, które przemieszczają się na specjalnych przenośnikach rolkowych, linkowych lub ślizgowych. W tych przypadkach miernik jest montowany stacjonarnie (mierzy wilgotność w jednym, określonym miejscu) lub na ruchomym ramieniu (skanowanie wilgotności na całej szerokości taśmy).

Food gradePomiar wilgotności w przemyśle spożywczym

osadPomiar wilgotności osadu

vochtmeter-nir-6000Miernik wilgotności NIR-6000 marki Sensortech


Autor:

wilgotności-entuzjasta

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *