水分仪在工业场合的应用之二 水分仪的简单原理及其优缺点
目前市场里应用工业场合,尤其是钢铁、煤炭等场合在线水分仪主要有微波和红外两种,这两种水分仪各有优缺点,应该针对不同的工业场合,工业场合,没有最合适,只有更合适。
红外水分仪由于红外光受穿透能力的限制,对被测物料的颜色有着不小的要求,颜色越深吸收光的能力越强, 就像夏天不要穿黑色的衣服。但也不是绝对的, 如果物料的干扰是可测、可控、可计算,则使用红外水分仪也是可以的, 主要是对干扰有了有效的控制和检测, 在最终的测量结果中,可以去除这部分干扰。但最终的原理,红外只能测量物料表面的水分, 对物料的水分含量的均匀度有着比较高的要求,物料尽量混合均匀。再简单说一下红外的安装要求,尽量减少对物料表面水分蒸发速度,如物料温度过高、环境中空气流动速度。但红外对物料种类要求比较小,譬如钢铁行业中的烧结料含有的金属粉末,对微波干扰大,但红外则无视此等干扰。
微波水分仪测量原理是通过微波穿透物料后,能量的衰减与含水量多少成正比; 通过相应的算法处理就可以测量出物料中含水量。 相对于红外测量,其穿透性好,对物料形状、颜色等因素的要求不高。 从宏观世界看, 物质对微波的吸收能力和物质的介电常数和磁导率相关,而钢铁行业的物料中含有金属粉末等物质, 金属物质对微波的吸收能力是水的2~3倍, 因此对水分的测量造成干扰比较大,所以微波水分仪对物料中的杂质,尤其是金属杂质比较敏感。
微波是一种高频电磁波,工业中一般根据物料的不同,选择800MHz~10GHz中合适的频率测量水分。 微波信号由微波振荡器产生,当微波穿透物料时遇到水分子,则微波的能量和相位会产生变化。微波水分仪的接收单元检测到微波的能量和相位的变化,这种变化与水分含量成正比关系, 通过相应的算法就可以计算出物料中的水分含量。由于烧结物料重要成分为铁矿石(fe3O4,fe2O3等),而fe3O4,fe2O3为典型的磁性物质,磁导率偏高,因而对微波具有较强吸收作用,所以会对测量造成干扰。 在测量此物料时,需要考虑到这些干扰因素,通过算法滤波消除这些干扰。由于钢厂烧结物料为细小颗粒状物质,成分固定,且大多为皮带传输,其部分传输环境除了噪声外无其它干扰 ,反而适合安装红外水分仪。
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