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哈爾濱宇達電子技術有限公司HYD-8B在線近紅外水分測定儀

近紅外水分儀

近紅外在線水分儀

近紅外水分測定儀基于光學物理, 把水分這個物理量通過近紅外光譜的非接觸檢測然后轉換成電信號。光波是電磁波的一種, 物質在電磁波的照射下主要遵循以下基本原理: 吸收性: 每種物質都能吸收電磁波; 選擇性: 一種分子能吸收一種或幾種波長的電磁波, 而對其它波長的電磁波不吸收; 靈敏度: 一種分子能吸收幾種波長, 但對不同波長的電磁波其吸收靈敏度是不同的。因此,根據以上特點, 不同牌號的絲, 當含水率相同時, 其吸收電磁波的能量會有所不同( 圖1) 。
兩個不同牌號但含水率相同的絲在10~25m的近紅外光譜照射下能量吸收曲線圖。從圖1可以看出, 145m和194m是被水
吸收的兩個特征波長, 但其吸收電磁波的能量是不同的。因此, 紅外水分儀必須使用實物進行定標, 才能得到不同牌號的絲含水率的測量曲線,而實物定標則涉及到動態取樣、零位和斜率的回歸分析、一介濾波系統的阻尼設置?;貧w分析功能嵌入在水分儀中, 只要在水分儀的人機界面輸入標準值和水分儀的顯示值, 就能自動計算出零位和斜率; 動態取樣的方法對水分儀的定標效率和樣本的度影響很大, 而阻尼系數的正確設置對水分儀抑制干擾和測量有著重要意義。
因此對紅外水分儀的動態取樣、阻尼系數的設置進行了分析。
1 動態取樣零平衡時間法
通常, 動態取樣是在水分儀的探頭下取n個樣本, 并同時讀取水分儀的顯示值, 然后把每個樣本分成m個子樣, 用烘箱法或更精度的快速水分儀得到m個子樣的平均含水率, m個子樣的平均含水率就是某個樣本的含水率, 也稱為水分標準值。如果子樣的總量占樣本總量的百分比不是足夠大, 當樣本的物料含水率離散度又較大時, 子樣的含水率平均值就不能真實地反映該樣本的含水率。為了地得到樣本含水率, 通常在取樣后, 將物料平衡24h以上, 再對物料的含水率進行檢測。這樣雖然提了度, 但平衡所需的時間貽誤了對水分儀進行校準的時間, 降低了工作效率。為了達到快速校準水分儀的目的, 就必須縮短樣本含水率的平衡時間。
動態取樣零平衡時間法: 采樣時嚴格控制每個樣本的總量, 即m個子樣量的和大于或等于樣本總量的95%, 這樣m個子樣的含水率平均值就能真實地反映樣本的含水率( 圖2)
2 一階測試系統的分析
  的測試系統是零階系統, 無論輸入怎樣變化, 輸出均能跟隨其變化, 不產生任何失真和延遲。為了抑制頻干擾, 就必須采用一階測試系統( 圖3) 。一階測試系統的頻率響應函數
[ 1_2]
:
H( j ) =
1
1+ j RC
幅頻特性: A=
1
1+ (2fRC)
2
相頻特性: (f )= - arctg(2fRC)
一階測試系統在正弦的激勵下, 相頻和幅頻特性見圖4。由響應函數和圖4可以看出:( 1) 當f= 0時, 于是A= 1, ( f) =0, 信號無衰
減地通過, 所以可認為是不失真的傳輸系統。
( 2) 當f= f
0=
1
2RC
時, 于是A=
1
2
, ( f) =
-
4
, f
0就是一階系統的截止頻率, 改變RC就可以改變此頻率。RC是時間常數, 也稱阻尼系數。
( 3) 當f  時, 于是A0, ( f) -
2
, 一階
測試系統起積分作用, 輸出相位滯后輸入相位紅外水分儀就是一階測試系統, 目前使用的水分儀輸入信號的處理流程有兩種( 圖5) 。由圖5( a) 可以看出, 取樣時, 定標平均值取樣器不通過一階數字濾波系統, 而含水率顯示值通過一階數字濾波系統。因此這種輸入信號處理流程的水分儀可能會出現以下情況: 當RC較大時, f0 就會變小, 定標平均值采樣器的讀數, 而水分儀顯示值由于一階濾波系統的延時和衰減作用, 總與采樣器的讀數不一致, 因此就會出現水分儀定標, 但在實際使用中輸出信號和顯示始終不
的問題。判斷水分儀與否取決于輸出信號和顯示, 而不是定標平均值采樣器。因此水分儀的輸出信號和顯示不, 就說明水分儀測量不。
圖5( b) 中, 由于一階濾波系統在前面, 在定標建立回歸曲線時會對由濾波器產生的衰減進行適當的補償, 而采樣器和顯示器在同一個位置,它們的讀數不會產生差異, 始終是同步的。因此這種輸入信號的處理流程比較合理。
3 阻尼值的校準
無論一階濾波器放在前面還是后面, 都要設置一個正確的阻尼值, 目的是提紅外水分儀的抗干擾能力和測量的性。目前阻尼值的設置沒有標準, 都是憑經驗, 因此紅外水分儀的使用中就存在一些問題, 如烘梗絲出口的水分儀輸出曲線波動很大, 這是烘梗絲設備和操作上的問題, 還是干擾噪聲使水分儀輸出產生的波動? 如果是水分儀的問題, 往往期望通過增大水分儀的阻尼值,使梗絲水分儀的輸出曲線平穩。但是由于沒有設置阻尼值的標準, 在很多情況下是通過盲目增大阻尼值來解決水分儀輸出曲線波動大的問題。
阻尼值設置也稱為阻尼值校準, 其方法是: 在現場對物料連續取n個樣本, 并同時讀出與之對應的水分儀的顯示值。然后分別計算出n個樣本含水率的標準偏差和水分儀顯示值的標準偏差, 樣本的含水率標準偏差反映了儀器輸入信號的變化情況(物料含水率的變化), 而水分儀顯示值的標準偏差則反映了儀器輸出信號的變化情況。當兩個標準偏差接近時, 說明水分儀阻尼值的設置能使輸出信號的變化較好地響應輸入信號的變化, 或者說水分儀的顯示和輸出信號能真實地反映物料含水率的波動情況。
當樣本標準偏差明顯大于水分儀讀數標準偏差R時, 說明紅外水分儀的阻尼系數偏大, 造成輸出信號延時, 輸出信號不能跟上輸入信號的變化, 此時要調小阻尼系數。
當樣本標準偏差S 明顯小于水分儀讀數標準偏差R時, 說明紅外水分儀的阻尼系數偏小,輸入信號中的頻干擾饋送給了輸出信號, 此時要增大阻尼系數。當兩個標準偏差誤差較大時, 可以通過下式計算新的阻尼系數:
D.FN=
R
S
D.FO
式中:D.FN
  紅外水分儀新阻尼系數; D.FO  紅外水分儀原阻尼系數;R
  由n個樣本對應的紅外水分儀讀數計算得到的標準偏差;
S
  由n個樣本計算得到的標準偏差。
4 結語
在線紅外水分儀屬于非接觸式測量儀器, 使用中不能僅停留在對測量曲線零位和斜率的回歸分析上, 還應重視動態取樣時的效率和性, 而且對于紅外水分儀測量性的控制應及時迅速。另外, 阻尼值的設置不能僅憑經驗, 而應與標準進行比較, 使阻尼值起到抑制頻干擾和提水分儀測量度的作用。

 

為什么要選擇哈爾濱宇達電子公司的HYD-8B在線近紅外水分儀?

1. 非接觸,環保型技術:
連續非接觸,非破壞式測量,不會對生產過程造成影響。環保產品,無有害輻射。

2. 大的提了生產效率:
100%的實時檢測,改變了傳統的烘箱法測量模式,減少了等待結果的時間。

3. 提產品質量和減少廢品率:
因為是實時監控,當生產線出現異常,可以及時調整生產工藝,直至達到滿意的要求。這樣就大大減少了停機的時間,保證了產品的品質和減少了廢品率。

4. 節約能源和原材料
整個烘干過程得到程監控,從而降低了能源消耗和原材料的浪費。

5. 生產線整合:
即時測量,可以和PLC/DCS系統連接,工廠可以根據自身的需要設計一個閉環系統,用來控制生產工藝,做成自動加水系統,或者自動調節烘干時間和一些其他參數需要。

6. 增加工廠的年收益:
生產效率的提,能源和原材料浪費的減少,廢品率的減少,生產過程的面監控,這樣降低了生產成本。質量,效益,低成本,低能耗,當然工廠的年收益會大大提。

7. 智能型技術:
通過自身的特有軟件,線性檔案的標定,參數的修正等功能。

 

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