Princípio dos analisadores de umidade em linha por infravermelho próximo

As ligações O-H da água e as ligações C-H dos compostos orgânicos absorvem luz no infravermelho próximo em comprimentos de onda específicos; a energia refletida é inversamente proporcional às moléculas absorventes. O analisador acompanha as variações de energia NIR em um comprimento de onda específico, com base na absorção da água.

As moléculas de água vibram em faixas de energia específicas — as ligações O-H se estendem, se contraem e se torcem. As bandas NIR são especialmente intensas para a água e fáceis de gerar, filtrar e detectar; os comprimentos de onda para medição de umidade ficam na faixa de 1-2,5 μm.

A absorção depende das moléculas de água encontradas e da intensidade de absorção — proporcional à umidade. Sendo um método de reflectância, também é afetado pela reflectância e pela absorção do material; a medição NIR é não destrutiva, sem contato e em tempo real.

Princípio de funcionamento dos sistemas de monitoramento de umidade em linha por infravermelho próximo

Vários feixes NIR são focalizados na superfície do material; os feixes refletidos são recebidos por um sistema óptico de detecção avançado, com um chip DSP de alto desempenho integrado para processamento, armazenamento e exibição rápidos — exatidão e estabilidade excepcionais.

Muitos materiais absorvem infravermelho apenas em comprimentos de onda específicos; selecionam-se pelo menos dois — um comprimento de onda de referência (não absorvido pelo material nem pela água) e um comprimento de onda de medição (absorvido apenas pela água).

Filtros de precisão em uma roda giratória fazem passar alternadamente pulsos de referência e de medição sobre a amostra; os dois pulsos sincronizados refletem para um detector como dois sinais. A referência mostra a reflexão esperada; a medição é atenuada pela absorção da água. Combinados em uma razão, as diferenças em relação a outros níveis de umidade são proporcionais às diferenças de umidade.

As intensidades de sinal dos dois canais combinam-se em: R/M X M1/R1=rácio

Onde: R--canal de referência do feixe do produto

M--canal de medição do feixe do produto

M1--canal de medição do feixe de compensação

R1--canal de referência do feixe de compensação

Se ocorrer deriva, M e M1 se deslocam igualmente, cancelando-se na razão e preservando a estabilidade.

Princípio dos analisadores de umidade em linha por micro-ondas

A atenuação e a defasagem de micro-ondas dependem da constante dielétrica e da tangente de perdas do meio — muito mais altas para a água polar do que para os meios comuns. A umidade é calculada a partir da atenuação e da defasagem recebidas.

As micro-ondas penetram totalmente e medem toda a umidade física — superficial e interna — com alta exatidão, sem serem afetadas pela cor ou pela estrutura. As aplicações abrangem carvão, misturas de sinterização, minério de ferro, produtos químicos, bauxita, minério de níquel, açúcar, tabaco, bagaço, grãos, silício, madeira, lã, alimentos, areia, polímeros, algodão e outros materiais não condutores.

Um olhar detalhado sobre os analisadores de umidade em linha por micro-ondas

A sonda mede de 150 a 200 mm de profundidade, analisando a umidade total (do núcleo e da superfície); a penetração profunda significa que a sujeira superficial não interfere.

A variação da permissividade relativa é o princípio fundamental; em resumo:

A εr da água é ≈80, contra ~1-10 da maioria dos materiais (areia/cascalho 3-4) — uma diferença grande e mensurável.

A umidade é medida diretamente a partir dessa diferença e emitida como sinal padrão de porcentagem em massa.

Em outras palavras: quanto mais água um material contém, mais a sua permissividade relativa εr se aproxima de 80.

Os sinais são obtidos à medida que o material passa pelo sensor — mesmo em linhas rápidas; materiais a granel estacionários também podem ser medidos.