Principis de dues tècniques de mesura diferents per a la determinació d'humitat
Abans de descriure les diferents mesures d'humitat, és important definir el contingut d'humitat. El contingut d'humitat s'expressa normalment com a percentatge en pes del producte total (base humida) o producte sec (base seca).
Contingut d'humitat de la base humida: M=100 x (pes humit - pes sec) / pes humit
Contingut d'humitat en base seca: M=100 x (pes humit - pes sec) / pes sec
Segons la fórmula anterior, el contingut d'humitat de la base humida no pot superar el 100%. La humitat de la base seca pot superar el 100% i és una funció no lineal. El contingut d'humitat es pot determinar mitjançant diverses tècniques. Es poden dividir en dues categories principals, mètriques primàries i secundàries.
I. Tècniques dielèctriques de radiofreqüència
Aquest mètode es basa en una elevada constant dielèctrica de l'aigua en relació amb la majoria de sòlids.
S'han desenvolupat una sèrie de tècniques per determinar el dielèctric, incloent RF, microones i reflectometria en el domini del temps. Per mesurar la constant dielèctrica relativa d'un material, el material ha d'estar acoblat elèctricament a un circuit de detecció. Això es pot fer col·locant el material entre dos elèctrodes paral·lels, però això no facilita les aplicacions en línia. Si el circuit de detecció funciona a RF, és fàcil propagar l'energia de RF a través del material i, per tant, acoblar-lo al producte sense contacte físic. Els elèctrodes de camp de franges planes proporcionen una estructura de mesura unilateral amb menys impacte en el procés.
L'analògic elèctric d'un producte sòlid és un condensador en paral·lel amb la conductivitat de fuga. Aquests components es veuen afectats per la humitat, però la constant dielèctrica és molt previsible mentre que el factor de pèrdua no. Els components combinats representen una impedància complexa que es pot mesurar fàcilment, però que es pot veure afectada per variables diferents de la humitat.
Els mesuradors d'humitat dielèctrics reals són rars perquè la majoria dels instruments de baix cost no intenten separar els components dielèctrics i de pèrdua. Els instruments de menor cost fan poc o cap intent de mesurar la impedància combinada amb estabilitat i repetibilitat a llarg termini.
És una mesura penetrant i pot mesurar productes no homogenis.
Té una gran àrea de mesura que proporciona una humitat mitjana global més representativa per al producte.
És relativament barat en comparació amb altres tecnologies en línia.
És molt fiable i robust, sense peces mòbils que es puguin desgastar o trencar.
Una varietat de sensors mecànics estan dissenyats per adaptar-se a una àmplia gamma de condicions de procés i es poden utilitzar en entorns d'alta temperatura.
II. Tecnologia infraroja
La tecnologia de reflectància infraroja propera (NIR o IR) és una tecnologia àmpliament utilitzada per a proves d'humitat en línia. Gran part de la seva popularitat es deu a la seva facilitat d'ús.
Una font de llum (generalment una bombeta halògena de quars) es col·lima i es filtra a una longitud d'ona específica. Un filtre muntat en una roda giratòria talla la llum en una sèrie de polsos d'una longitud d'ona específica. El feix de llum filtrat es dirigeix a la superfície del producte a mesurar. Una part de la llum es reflecteix al detector (generalment sulfur de plom). Una longitud d'ona específica de la llum és absorbida per l'aigua. Si el filtre es selecciona de manera que una longitud d'ona sigui absorbida per l'aigua (el feix de mostra) i una longitud d'ona no es vegi afectada per l'aigua (el feix de referència), la relació d'amplitud de les dues longituds d'ona reflectides serà proporcional a la quantitat de aigua a l'aigua.
Fàcil d'aplicar. Normalment es munta entre 6 i 10 polzades per sobre del producte. Les variacions moderades d'alçada del producte tenen poc o cap efecte en la mesura.
Una petita àrea de mesura de punts combinada amb un marc d'escaneig proporciona un perfil del producte.
Es poden seleccionar longituds d'ona específiques per mesurar variables diferents de la humitat.
