Что значит измерение влажности материала?
Что понимается, собственно, под влажностью материала?
Влажность материала это содержание воды в или на веществе. При этом большинство материалов содержит определенную долю влаги и очень часто эта остаточная влажность нежелательна, напр. в таких пищевых продуктах как рис, зерно, орехи и какао, а также древесина, древесные брикеты и пластиковые гранулы, бетон, песок, биомасса, бумага и текстиль.
Удаление влаги (высушивание) соответствующего вещества осуществляется как правило путем подвода тепла (повышение температуры). Молекулы воды при этом переходят в газообразное состояние и покидают вещество-носитель.
Почему важно определять содержание влаги в веществе?
Влагосодержание определенных материалов относится к характеристике их качества. Так, высокое содержание влаги в пищевых продуктах приводит, как правило, к образованию плесени, в то время как повышенное содержание воды в бетоне отрицательно влияет на его прочность, а у древесных брикетов остаточная влажность уменьшает их теплотворную способность.
Как можно обнаружить влажность материала?
Молекулы воды чувствительны к определенным диапазонам длин волн ИК-спектра. В NIR-диапазоне (NIR = ближний инфракрасный диапазон) с помощью воздействия электромагнитного излучения с длиной волны в 1450нм в молекулах H2O генерируются продольные колебания. Это, в свою очередь, означает, что ИК-свет с длиной волны в 1450нм поглощается молекулами воды, в то время как большая часть ИК-спектра воздействия на H2O-молекулы не оказывает и не поглощается ими. Считается, что молекулы ведут себя нейтрально.
В спектре проходящего света для воды (H2O) это поглощение ИК-света при 1450нм представляется следующим образом: от 800нм до прим. 1300нм происходит незначительное поглощение, оно резко возрастает при прим. 1350нм - 1550 нм.
Сравнение двух диапазонов длин волн - причем диапазон ИК1 выбран так, что в данном диапазоне длин волн поглощение ИК-света молекулами воды невозможно, в то время как второй диапазон ИК2 располагается вокруг точки максимального поглощения (минимум пропускания) в 1450нм - сообщает о содержании воды в веществе.
Считается, что: Влажность материала ~ (SIR1-SIR2)/(SIR1+SIR2)
при этом SIR1 = приемный сигнал в диапазоне ИК1
a SIR2 = приемный сигнал в диапазоне ИК2
a SIR2 = приемный сигнал в диапазоне ИК2