高頻率水分測量原理

本儀器使用高頻率測量原理可以快速測定被測物的水分，它是根據被測物中物質和水的混合物通過模擬器轉換成電子頻率信號原理制成。本儀器采用從日本引進的技術，對于提高產品質量、降低生產成本、節約能源等具有重要意義，是*的檢測儀器.

　　一、高頻率測量的優點

　　高頻率測量的優點有：靈敏度高，速度快，非介入無損式測量，在線連續測量，檢測信號易于聯機數字化、可視化，在線測量的取樣器裝料要求低，所測結果有代表性。近年來，高頻率水分測量技術廣泛應用于飼料、肥料、紙張、棉紗等各種對象的水分測量中。高頻率測量方法代表了現代水分檢測的主流方法和水分檢測技術的發展方向。

　　二、高頻率檢測原理

　　高頻率波為高頻率的電磁波。被測物中水的介電特性——介電常數和損耗因子比其中干物質的介電特性值高很多，且水對高頻率特別敏感。比如飼料在干燥狀態下的相對介電常數為2~5（小麥的介電系數約為2.3），而水的相對介電常數接近80，水在超高頻范圍內存在介電損耗的zui大值。

　　利用超高頻能量通過含水被測物產生能量損耗、相移或發射波參數的變化，可以換算出被測物水分值。高頻率水分測量正是利用水對高頻率波能量的吸收或高頻率諧振腔諧振頻率等參數隨水分變化的原理進行水分測量的。高頻率水分測量常用高頻率衰減傳感器方式，根據電磁能量關系，超高頻能量在含水物質中的衰減量（dB）為

　　（1）式中，M為相對水分含量;ρ′為密度因素;k為材質因素;|τ|為空氣—被測物之間反射系數的模;αB為水的衰減系數;t為被測物厚度;B為含水物質的相數。當t足夠大時，得到近似的被測物的相對水分含量，即高頻率衰減傳感器水分測量的測量模型：

　　由（2）式可知，被測物水分含量的檢測值是與被測物料的屬性ρ′及k有關的，不同品種、不同物質的影響需通過浮動定標方式消除，另一方式是即時檢測在線物料流量，通過測量信號處理單元在測量電路中予以解決。

　　三、高頻率檢測裝置構成

　　高頻率水分傳感器由高頻率功率發生器、高頻率傳輸器、高頻率檢測器等部件構成。高頻率因其超高頻電磁振蕩性質，其高頻率發生、傳輸、控制部分和高頻率應用元件均有別于普通測控系統組件。

　　四、關鍵技術

　　1、高頻率水分測量系統的精度、可靠性、重復性要求。

　　高頻率方法所得到的測量結果受溫度、流量波動、初含水均勻性等環境因素影響比較小，通過軟件補正，系統工作穩定性方面強，可靠性高，重復性好。

　　2、檢測系統的快速化和智能化。

　　水分在線測量對測量信息的檢出、標定、甄別、處理和顯示等都提出了實時性要求，要達到這一要求，必須善于運用檢測共性技術的發展成果，重視檢測系統級的創新和基礎檢測元器件尤其是傳感器件的創新開發。智能化檢測系統能融溫度、水分檢測、調節放大電路、測量信息處理（線性化計權、測量數據融合等）、遠程控制和通訊為一體，實現溫度、水分測量和與PC機之間的通訊，LCD信息提示，具有測量種類選擇、超量程報警等多種功能。能在線甄別測量信號真偽、實時消除測量誤差。

　　3、檢測系統的技術指標

　　1、測量水分范圍：0-80%

　　2、輸出電流信號：4-20mA對應0-40%

　　3、精度范圍：0-10%精度：±0.6%

　　10-20%精度：±1%

　　20-40%精度：±3%

　　4、傳感器頂部材料：耐溫耐磨絕緣材料，壽命5年

　　五、結語

　　基于對高頻率在線水分測量原理的分析研究，哈爾濱宇達電子技術有限公司深入開展和高等院校的合作，開發出了HYD-ZS型在線水分儀，使用微處理器技術及數字信號處理技術，可調節種類等各種參數的范圍，可設定上下限報警，可輸出控制信號，RS485遠程信號傳輸至電腦，可選輸出4-20mA測量/控制信號連接PLC等設備。