微波水分表原理

微波水分表原理引言目前水分的测量有很多种方法，如称重法、电导法、电容法、红外法、微波法等。而微波测湿技术不仅具有电测的优点，而且还具有一些独特的优点：不接触、无损伤、连续、实时、精度高、无毒害、无污染、就纸张而言测量范围宽、便于维护。概述它以干物料和水的介电常数相差很大为基础的。纸页在绝干的情况下的介电常数ε值为1.8—2.5，清水的介电常数为81。当含有一定水量的基材穿过某一个特定微波场时，它的相移和衰减将明显增大，因此通过测量含水物质在微波场中的介电常数，就能间接测得该物质的含水量的多少，而实际上通常采用物料通过微波时的衰减常数、相移常数、谐振频率等方法来间接的进行测量。微波是电磁波中介于普通无线电波（长波、中波、短波、超短波）与红外线之间的波段，它是属于无线电波中波长最短即频率最高的波段，其频率范围从300MHZ（波长lm）至300GHZ（波长0.lmm），按照波长的不同，通常可以将微波波段分为分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波四个波段。微波特性简介水是一种介电质，水分子具有很强的极化特性，并具有很大的介电常数，它和电磁波的关系如图1所示。水的特性水的介电常数在1GHz左右的时候非常大，而其它物质在这个频段的介电常数非很小，随着频率的提高，由于水分子中原子的相互作用，水的介电常数逐渐减小，在到达100GHz时，水的介电常数几乎不变，利用这一发现，便可以将微波的测量波段选择在1GHz左右，利用在这一频段水所具有的高介电常数所引起的微波传播速度、波长等变化，通过测量这些参数的变化准确地测出物质中的含水率。微波测湿主要有以下几种方式：1）穿透式2）反射式3）散射式1.测量原理测量系统用了2个微波谐振器，一个封闭的控制固定频率的震荡器，两个在测量腔内，一个作参照，一个来测量。固定频率的谐振器参照谐振之间的频率差别决定于测量间隙，而参照的谐振器和测量的谐振器之间的差别就是谐振器间隙水分的值。水测量的结果依赖于测量间隙这一面，因此间隙的测量用作水分测量的补偿。因为水分与纤维不同的介电常数。因此纸张的含水量就反映了它的绝缘度，可以通过微波技术得到高精度的测量；传感器是一个微波空腔谐振器，其中一个共振频率对绝缘度和空腔中的原料很敏感；另外一个共振频率对原料不敏感作为参照，两者之间的频率差是基本的测量信号；传感器得到的测量值水分重量值，通过软件综合定量和水分重量,即可得出纸张水分百分比值。扫描振荡源混频器固定振荡源检波器扫描发生器分频器放大电路频压转换控制逻辑预置拨位开关A/D转换器移位寄存器差分信号检波脉冲计数器输出信号2.仪表方框图3.内部连线图校准及误差曲线探头是由上下两个腔体组成的。腔体上下的相对位置偏差会产生如下误差。•温度测量•这是一种依赖于电介质变化的测量方法，这种方法与温度及湿度有关。与温度变化成正比，与湿度变化成反比。其相互作用可以表示为下图：水分打样标定1.取横幅的平均值2.工况比较稳定的时候3.用塑料袋4.称重法5.采用万分之一天平