顆粒、粉末及片狀材料的微波濕度檢測(cè)儀
一、 引言：
在藥品、食品、紙張、木材、化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，濕度是決定產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵因素,其測(cè)量和控制直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。目前測(cè)量物體濕度的主要方法有烘干法、紅外線法和微波法。實(shí)時(shí)、在線、非接觸、無損傷測(cè)量是目前濕度測(cè)量的重要要求和研究方向。
烘干法是傳統(tǒng)也是最直接的濕度測(cè)量方法，測(cè)量精度較高。但耗時(shí)較長(zhǎng)且應(yīng)用范圍較窄，對(duì)被測(cè)物有損傷，不適合在線測(cè)量，且測(cè)量精度受烘干時(shí)間及物料攪拌均勻度的影響。
紅外線法能夠?qū)崿F(xiàn)在線測(cè)量，但其測(cè)量結(jié)果受到被測(cè)物料表面特性、規(guī)范性、材質(zhì)、被測(cè)物與探測(cè)器之間距離的變化等因素的影響，且紅外線的透射性較差。另外，探測(cè)器在工作過程中存在一定的溫度漂移和時(shí)間漂移，使測(cè)量值的重復(fù)性受到影響。
目前，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家如德國(guó)，近幾年已經(jīng)開始研究利用微波進(jìn)行物質(zhì)水分含量的檢測(cè)控制技術(shù)，有些產(chǎn)品已經(jīng)取代各種衡器而開始應(yīng)用，尤其是取代稱重法或紅外線傳感器而應(yīng)用于生產(chǎn)過程在線物質(zhì)水分含量的檢測(cè)及控制。
國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域還是空白，只有少數(shù)場(chǎng)合用戶花費(fèi)大量外匯從國(guó)外進(jìn)口。
因此，國(guó)內(nèi)外一直在積極地尋求一種既科學(xué)又安全的物質(zhì)水分檢測(cè)及控制方法，并能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能：
1、 無論被測(cè)物質(zhì)是靜止或高速運(yùn)動(dòng)之中，此系統(tǒng)可以精確可靠地在線或高速檢測(cè)出物質(zhì)的水分含量；
2、可以精確可靠地在線檢測(cè)出高速運(yùn)動(dòng)物質(zhì)在每個(gè)瞬間流過的物質(zhì)水分含量；
3、 可以精確可靠地檢測(cè)出分布在物質(zhì)表面和心部的水分，且不受物質(zhì)表面狀況的影響。
利用微波技術(shù)進(jìn)行物質(zhì)水分的檢測(cè)可以實(shí)現(xiàn)上述功能，由于微波信號(hào)頻率高、變化速度快,對(duì)物質(zhì)質(zhì)量及水分的變化反應(yīng)及其敏感。由于使用的微波功率極小，僅為10mW左右，所以它對(duì)被測(cè)物質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生任何影響，對(duì)工作場(chǎng)地及操作人員不會(huì)造成任何污染和傷害。
二、 微波水分檢測(cè)原理：
微波物質(zhì)水分檢測(cè)控制系統(tǒng)的技術(shù)原理如下：
微波在一個(gè)金屬制成的容器（我們將其稱為微波諧振腔）內(nèi)具有諧振特性。當(dāng)在該諧振腔內(nèi)部分或全部填充有其它非金屬物質(zhì)（我們稱其為介質(zhì)材料）時(shí)，
其諧振頻率和諧振幅度會(huì)因填充的介質(zhì)材料的介質(zhì)常數(shù)的不同而產(chǎn)生不同的變化。這種變化對(duì)于所填充的介質(zhì)材料的介質(zhì)常數(shù)不同所產(chǎn)生的響應(yīng)的十分敏感的。
由于水分子的介質(zhì)常數(shù)很大，在2GHz頻率附近，水分子的介質(zhì)常數(shù)可達(dá)81，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般介質(zhì)材料的介質(zhì)常數(shù)。所以材料中的水分成為決定整個(gè)材料介質(zhì)常數(shù)的主要部分。材料濕度的變化可以明顯改變材料的介電特性。通過測(cè)量一些與介電常數(shù)密切相關(guān)的物理量，如功率衰減、相位變化、諧振幅度和諧振頻率等，就能夠判斷材料的含水量，這就是微波濕度測(cè)量的基本原理。
由微波振蕩器產(chǎn)生微波信號(hào)，通過傳輸線將信號(hào)送到微波諧振腔組件，當(dāng)被測(cè)物質(zhì)穿過微波諧振腔時(shí)，不同含水量的被測(cè)物質(zhì)將會(huì)引起諧振腔內(nèi)微波電磁場(chǎng)能量參數(shù)的不同變化。通過對(duì)能量參數(shù)檢測(cè)，并通過信號(hào)分析軟件的分析、處理，最終得到被測(cè)物質(zhì)的實(shí)時(shí)密度值及含水量。
為了能夠適應(yīng)不同類型的被測(cè)物質(zhì)，我們?cè)O(shè)計(jì)了不同類型的微波諧振腔。例如，對(duì)于粉末和顆粒狀材料，我們使用了園柱形諧振腔；對(duì)于片狀材料，我們使用了同軸型諧振腔或半園柱型諧振腔。這樣它們就能有更高的靈敏度，而且既能夠作在線檢測(cè)，也能夠作離線檢測(cè)，具有多種適應(yīng)性。
一、 技術(shù)指標(biāo)：
1、濕度檢測(cè)范圍：0%～80%；
2、濕度檢測(cè)精度：±0.1%；
3、濕度檢測(cè)時(shí)間: ≤1ms；
4、微波輸出功率: ～10mW；
5、微波輸出頻率: 2450MHz；
6、微波泄漏功率：≤50μW/㎝2
產(chǎn)品示意圖一：
產(chǎn)品示意圖二：
產(chǎn)品示意圖三：HS-LXWB10型煙支密度及水份微波檢測(cè)儀
