水分測定儀主要是用來測量水分含量的儀器,有損的檢測方法指在測量的過程中待測物粉碎或發(fā)生了化學(xué)變化,致使其不能保持原有的形狀、結(jié)構(gòu)或組分。在這兩類中,無損檢測的方法更經(jīng)濟(jì)、快捷,發(fā)展也最為迅速,是當(dāng)今世界水分測定儀檢測的主流。
直接干燥法,直接干燥法是指將待測樣品置于烘箱中,根據(jù)ASAE標(biāo)準(zhǔn),在130℃的溫度下保持19h,測量前后的質(zhì)量差,即為其水分測定儀含量。
電容法,電容法是根據(jù)水分測定儀的介電常敦?電容法通過復(fù)阻抗分離電路的設(shè)計(jì),有效消除電阻參量的影響,而只保留電容參量的變化。這種方法對(duì)提高電容式水分測定儀計(jì)測量精度具有重要意義。
高頻阻抗法,高頻阻抗法是依據(jù)在敏感頻帶(100k~250kHz)施以外加電場的情況下糧食水分測定儀與其交流阻抗呈現(xiàn)對(duì)數(shù)關(guān)系這一理論來測量其水分測定儀的。測量精度≤0.5%,測量時(shí)間為1.2s,主要影響因素為溫度、品種、緊實(shí)度與電極間距。該法不能進(jìn)行在線測量。
摩擦阻力法,糧食的動(dòng)態(tài)摩擦阻力與含水率成線性關(guān)系,含水率高,摩擦阻力大。該法干擾因素少,干擾強(qiáng)度低微,傳感技術(shù)穩(wěn)定、可靠,標(biāo)定方便,調(diào)整靈活,壽命長,價(jià)格低,便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
聲學(xué)法,1986年,Harrenstein和Brusewitz研究了流動(dòng)谷物碰撞噪聲的測量方法。研究表明:糧食籽粒的彈性和振動(dòng)特性取決于糧食水分測定儀,不同水分測定儀的糧食在流動(dòng)過程中碰撞物體表面時(shí)所產(chǎn)生的聲壓不同。聲學(xué)法測量重復(fù)性好,但噪聲信號(hào)的屏蔽是一個(gè)難題。代表儀器為聲學(xué)法水分測定儀測試儀,測量精度≤0.25%,測量時(shí)間為0.007s,主要影響因素為噪聲、籽粒大小與形狀。該法可進(jìn)行在線測量。以上3種方法是目前有待于進(jìn)一步發(fā)展且很有潛力的方法。摩擦阻力法與聲學(xué)法在理論上都有望實(shí)現(xiàn)在線測量,只是目前干擾因素較多,有些問題還需要進(jìn)一步探討。高頻阻抗法已經(jīng)開發(fā)出了一種智能插桿式快速水分測定儀測定儀,產(chǎn)品已經(jīng)通過糧油行業(yè)的測試檢驗(yàn)并在糧油系統(tǒng)推廣使用,并被評(píng)為國家級(jí)重點(diǎn)新產(chǎn)品。
核磁共振法,核磁共振法是在一定條件下原子核自旋重新取向,從而使糧食在某一確定的頻率上吸收電磁場的能量,吸收能量的多少與試樣中所含的核子數(shù)目成比例。該法檢測迅速、精度高、測量范圍寬,可區(qū)分自由水和結(jié)合水;其不足之處是儀器昂貴,保養(yǎng)費(fèi)用大,需精確標(biāo)定。代表儀器為核磁共振水分測定儀測試儀,測量精度≤0.5%,測水范圍為0.05%~100%,主要影響因素為物料流量、堆密度和溫度,可進(jìn)行在線測量。
射線法,近紅外線反射光譜(NIRS)是在1964年應(yīng)用于糧食水分測定儀測定的。由于不同的分子對(duì)不同波長的近紅外光具有不同特征的吸收,當(dāng)用近紅外光(波長為1940nm)照射樣品時(shí),漫反射光的強(qiáng)度與樣品的成分含量有關(guān),服從朗伯—比爾定律。該方法測量快速、簡單,無需對(duì)糧食進(jìn)行烘干,只需在儀器前流動(dòng)即可檢測,但僅屬于表面測量技術(shù),很難反映整個(gè)物料的體積水分測定儀(內(nèi)部水分測定儀),測量精度受糧食籽粒的大小、形狀和密度影響。
微波吸收法始于19世紀(jì)40年代,它利用糧食中的水分測定儀對(duì)微波能量的吸收或微波空腔諧振頻率和相位等參數(shù)隨水分測定儀的變化來間接地測量水分測定儀含量的。其優(yōu)點(diǎn)為靈敏度高、速度快、安全、不損壞物料、可在線連續(xù)測量、測量信號(hào)易于聯(lián)機(jī)數(shù)字化和可視化;缺點(diǎn)是檢測下限不夠低,易引起駐波干擾,測量值與物料成分有關(guān),不同品種需單獨(dú)標(biāo)定。代表儀器為在線微波水分測定儀儀,測量精度為±0.1%,測量時(shí)間為0.5s,測水范圍為0~40%,主要影響因素為品種、物料、形狀和密度,并可進(jìn)行在線測量。
中子式水分測定儀儀,自20世紀(jì)40年代由美國研究成功中子式水分測定儀儀以來,世界各國也相繼研制出成各種用途的中子水分測定儀儀并商品化。它通過計(jì)量慢中子探測器中產(chǎn)生的電壓脈沖個(gè)數(shù)測量糧食的水分測定儀含量。中子式水分測定儀儀具有線性度高、高水分測定儀段儀器靈敏、冰凍狀態(tài)糧食水分測定儀仍然可測、不破壞糧食結(jié)構(gòu)、不影響糧食正常運(yùn)行狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn);缺點(diǎn)在于氫的散射特性不穩(wěn)定,理論尚未完善,需要人工標(biāo)定,而且糧食密度和測量體積大小對(duì)其精度影響較大。
105℃恒重法,用比水沸點(diǎn)略高的溫度(105°±2℃)使經(jīng)過粉碎的定量式樣中的水分測定儀全部汽化蒸發(fā),根據(jù)所失水分測定儀的質(zhì)量來計(jì)算水分測定儀含量。該方法是水分測定儀檢測最常用的標(biāo)準(zhǔn)方法之一。
糧食水分測定儀檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),糧食水分測定儀儀的種類雖然很多,其市場潛力卻不盡相同,計(jì)算機(jī)技術(shù)、原子技術(shù)與半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展,給糧食水分測定儀檢測技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的空間。為了實(shí)現(xiàn)全數(shù)字、實(shí)時(shí)在線測量,就必須要有快速無損檢測技術(shù)作為保證。隨著對(duì)無損檢測技術(shù)的需要,無損檢測儀器將逐步實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化,大規(guī)模可編程邏輯器件和數(shù)字信號(hào)處理器的推廣和成本的降低,必將加速其在無損檢測技術(shù)上的應(yīng)用,不僅提高信號(hào)采集和處理速度,滿足市場大量實(shí)時(shí)性要求,也將縮短開發(fā)時(shí)間,增加硬件的功能和擴(kuò)展性。計(jì)算機(jī)軟件及硬件在無損檢測技術(shù)上的應(yīng)用,將實(shí)現(xiàn)溫度等重要檢測因素的自動(dòng)補(bǔ)償,使檢測儀器由過去的單一化向多用途方向發(fā)展,適用于多種不同環(huán)境下的無損檢測。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展會(huì)為無損檢測技術(shù)帶來質(zhì)的飛躍,實(shí)現(xiàn)多用戶共享和遠(yuǎn)程控制,避免人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi)。
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