水分測定のための2つの異なる測定技術の原理
さまざまな水分測定について説明する前に、水分含有量を定義することが重要です。水分含有量は通常、製品全体 (湿潤ベース) または乾燥製品 (乾燥ベース) の重量のパーセンテージとして表されます。
湿潤基準水分含有量: M=100 x (湿重量 - 乾燥重量) / 湿重量
乾燥重量基準の水分含有量: M=100 x (湿重量 - 乾燥重量) / 乾燥重量
上記の式によると、ウェットベースの水分含有量は 100 パーセントを超えることはできません。ドライベースの水分は 100 パーセントを超えることがあり、非線形関数です。水分含有量は、さまざまな方法で測定できます。これらは、プライマリ メトリックとセカンダリ メトリックの 2 つの主なカテゴリに分けられます。
I. 無線周波数誘電技術
この方法は、ほとんどの固体に比べて水の誘電率が高いことに依存しています。
誘電率を測定するために、RF、マイクロ波、時間領域反射測定法など、さまざまな技術が開発されています。材料の相対誘電率を測定するには、材料を感知回路に電気的に接続する必要があります。これは、材料を 2 つの平行電極の間に配置することで実行できますが、オンライン アプリケーションには適していません。感知回路が RF で動作する場合、RF エネルギーを材料に伝播させ、物理的接触なしで製品に結合することが容易になります。平面フリンジ フィールド電極は、プロセスへの影響が少ない片側測定構造を提供します。
固体製品の電気的類似物は、漏れ伝導率と並列に接続されたコンデンサです。これらのコンポーネントは水分の影響を受けますが、誘電率は予測しやすいのに対し、損失係数は予測できません。組み合わせたコンポーネントは、簡単に測定できる複雑なインピーダンスを表しますが、水分以外の変数の影響を受ける可能性があります。
真の誘電水分計はまれです。なぜなら、ほとんどの低価格の計測器は誘電成分と損失成分を分離しようとしないからです。最も低価格の計測器は、長期安定性と再現性を備えた複合インピーダンスの測定をほとんど、またはまったく行いません。
浸透測定なので、不均質な製品も測定できます。
測定エリアが広く、製品の全体的な平均水分をより正確に測定できます。
他のインライン技術に比べて比較的安価です。
摩耗したり壊れたりするような可動部品がないため、非常に信頼性が高く堅牢です。
さまざまな機械センサーは、幅広いプロセス条件に適合するように設計されており、高温環境で使用できます。
II. 赤外線技術
近赤外線反射 (NIR または IR) 技術は、オンライン水分検査に広く使用されている技術です。その人気の理由は、その使いやすさにあります。
光源 (通常は石英ハロゲン電球) は、特定の波長に平行化され、フィルタリングされます。回転ホイールに取り付けられたフィルタは、光を特定の波長の一連のパルスに分割します。フィルタリングされた光線は、測定対象の製品の表面に向けられます。光の一部は、検出器 (通常は硫化鉛) に反射されます。特定の波長の光は水に吸収されます。1 つの波長が水に吸収され (サンプル ビーム)、もう 1 つの波長が水の影響を受けないように (参照ビーム) フィルタを選択すると、反射された 2 つの波長の振幅比は、水中の水の量に比例します。
簡単に取り付けることができます。通常、製品から 6 ～ 10 インチ上に取り付けられます。製品の高さが中程度に変化しても、測定にはほとんど影響しません。
小さなスポット測定領域とスキャンフレームを組み合わせることで、製品プロファイルが提供されます。
湿度以外の変数を測定するために特定の波長を選択できます。
