摘要：微波水份測試技術，開創了水份測試新的領域，為科研、工業、農業、食品、藥品、衛生醫療、科技、是有、化工、軍工、煙草等提出快速準確水份測量手段。

 

1 前言

 

長期以來水份測試多以烘干稱量法為主；其他還有烘箱法、蒸餾法、光譜法、電化學等，但這些方法都比較繁瑣，而且費時，無法實現現場測試，利用微波測量水份是一個嶄新的測量理論和方法，能夠快速準確地實現水份含量的快速測試。不用烘干、不用任何試劑，快速準確，同時能在現場進行測試。
    微波水份測試是我國獨立自主創新的測試技術，由于其具有快速準確，無可比擬的優越性。可以說它開創了水份測試的新紀元。

 

2 微波測你原理

 

水分子是極性分子，在受到微波場的作用下會反復取向，造成微波信號的衰減。

介電常數表征為：ε=ε’+aε”

式中：ε’為儲能的度量；ε”為衰減的度量；a為常數。

ε’ 與ε”不僅與材料有關，還與測試信號頻率有關。所有極性分子均有此特性，一般干燥的物體，如橡膠、木材、皮革、谷物、塑料等，其ε’在1~5范圍內，而水的ε’則高達64~80，因此，材料中含有少量水分時，其ε’將顯著上升，ε”也有類似性質。使用微博傳感器，測量干燥物體與含一定水分的潮濕物體所引起的微波信號的衰減量，就可以換算成物體的含水量。

 

3 儀器原理及先進性

 

由于水在微波波段呈現寬帶旋轉松弛左右，微波被水分子強烈地吸收和散射。完全干燥的基質材料在相同的頻率范圍是可以透過的，從而適度測量技術就成為可能。該項技術可應用于連續過程和實驗室樣件濕度測量，用9.4GHz的微波穿透法，可以測得其固體的性狀、稀漿和液體。由于水是極化分子，其介電性質是穩定的函數，所以，若基體材料存在溫度的變化，儀器校正時必須進行溫度補償。圖1為穿透法測濕應用示意圖。

以乳膠測試為例：

 

微波測濕在乳膠測試中，應用衰減法測定乳膠中的干膠含量，實質上是測定其含水量對微波的衰減。由于橡膠烴分子的外層吸附有一薄層蛋白質與類脂物的緣故，干膠中絕大部分是橡膠烴，常吸附少量的水、蛋白質、碳水化合物和無機鹽等，這些非膠組分往往隨樹齡、物候、土壤、季節、割膠強度和化學保護劑含量等因素的不同而變化。大部分非膠組分是極性分子，如白堅木皮醇、堿性蛋白質、丙酮溶物等，介電常數均較高，可以將它們折合成含水量來處理，這樣使得干膠含量的測定誤差大為減少。微波的量化零點偏差與溫度關系、微波強度量化電壓與干膠含量關系如圖2、圖3所示。

 

4 流體微波水分測定儀系列

 

①   流體微波水份測定儀系列可以快速智能測定各種流體的水份含量，單次測量時間在1~3s內實現含量數字化。

②   微波水份測定儀利用各種流體中的水分子、固形物等在不同溫度下對微波的不同反應進行測量，運用計算機進行快速修正計算，得出正確的測量結果。

③   微波水份測定儀運用計算機控制波導振蕩器輻射出一固定頻率、固定強度且與被測樣品相匹配的微波。

④   微波水份測定儀運用自動進料器將待測定的流體均勻穩定地送入測量管，最大限度地減少了手工操作所帶來的不確定性誤差。

⑤   微波水份測定運用先進的數字技術直觀地顯示出正確的測量結果。

⑥   在測量完成后自動的對流體進行回收，最大限度地減少對原料的浪費。

 

5 微波水份測定技術指標

 

①   量程：10%~55%（D.R.C）；

②   分辨率：0.01%（D.R.C）；

③   測量精度：1%（D.R.C）；

④   讀數方式：TFT-LCD數字顯示；

⑤   通過USB數據上傳到計算機，并可控。

    常規水份測定法方法與快速微波水份測定法的對比如圖4所示。

 

作者簡介：尋繼勇，現任湖南赫西儀器裝備有限公司技術顧問。負責離心機專業高速電機及動力測控設備、煤采樣機等產品設計、加工；各類天平、顯微鏡、離心機設計、加工制造及銷售技術支持工作。曾參加超速（30000r/min）臺式冷凍離心機的開發工作，并參與離心機等機械行業國家標準的起草及編寫工作。

 

本文經作者允許，由湖南赫西儀器裝備有限公司首發于http://www.hexiyiqi.com/hexi2012xinwenzixun/2013-05-23/408.html