浅谈红外线水分传感器

fghhbbb · 发表于 2011-3-11 07:25:49

众所周知，对于人们的日常生活来说，水与空气一样，都是极其重要的。在生产的众多领域中，水分含量的多少更是至关重要，回为它可直接影响各种产品的质量。因此，水分的测量历来倍受重视。精确地测量水分主要是利用水分传感器，水分传感器根据其工作原理有多种类型，而红外线水分传感器就是一种性能优良的新型水分传感器。利用它可以进行非接触测量，并且可以进行瞬间测量和连续测量。这种传感器与被测物质的电特性无关，因此测量时产生误差的几率较少，并且它的性能稳定。同时，它还不易受视在密度的影响，很适合测量粉体和颗粒的水分。这种传感器主要用于原料水分测量、半成品的工艺管理以及食品、化学药品、陶瓷、金属、橡胶、纸张、烟草、纤维等成品含水分测量。　　红外线水分传感器是一种利用近红外线照射被测物体时，由于水分的存在会产生红外线的反射，测量反射光就可以测量水分含量的原理制成的。分析研究的结果表明，红外线产生反射是由于水分子的振动引起的。水分子的标准振动有三种形式，即3652cm负一次方的对称型伸缩振动和3756cm负一次方的非对称型伸缩振动以及 1595cm负一次方的变角振动。对称型伸缩振动是两种振动模式同时为伸缩式；非对称型伸缩振动是一种为伸长振动模式，另一种则为压缩式；变角振动是改变原子价角的振动。由于上述基本振动模式组合的源音或复音的存在，在近红外区域则产生了其有能量吸收带的反射频谱特性。理论和实践都证明，被测物体的含水率与吸收量的对数成正比。　　实际上，若仅用一个波长的红外线测量，由于被测物体的散射，会产生较大的误差，如果采用不被水分吸收的其它一种波长的红外线进行对比，就可以消除误差，实现精确的水分测量。红外线水分传感器的红外接收器大都使用光导型半导体PbS元件。目前，已经实用化的红外线水分传感器主要有以下两种类型。1．反射式红外线水分传感器　　反射式红外线水分传感器的光学系统是由光源、滤光器、反射镜和聚光系统构成的。来自光源的光被透镜聚光，通过扇形滤光器而调制成脉冲光，同时，三种滤光器有选择地透过三种波长的光。透过滤光器的光射到被测物体上，由于物质的固有特性，一部分被正反射，另一部分被吸收。把测量波长信号和参考波长信号利用A／D变换器转变为数字信号，然后对此信号进行运算处理，求得水分值和电压值，并输出。反射式红外线传感器大多是用来测量固态物质的含水量。2．透射式红外线水分传感器　　透射式红外线水分传感器主要是利用光的透射及散射，也有利用多重散射以及使上述物理现象组合的方式。但是，无论是哪一种方式都是使与被测量物相互作用的部分透射光聚光，并汇聚于检测元件之上，然后利用电子电路取出信号。透射式红外线水分传感器大多用于测量纸张、透明或带色的塑料薄膜等物质的含水量。

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