紅外水分儀是在稱重傳感器單元的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上, 加入紅外線加熱單元而組成。通過稱量單元測得物體的初始質(zhì)量, 然后物體在紅外線加熱后失重, 再通過稱量單元測得物體蒸發(fā)掉水分后的質(zhì)量, 從而最終獲得樣品含水量數(shù)據(jù)。由于不同種類稱重傳感器單元的結(jié)構(gòu)和原理的差異, 直接影響到測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

電子稱重傳感器一般分為應(yīng)變片式和電磁力平衡式, 前者適用于精度較差的低檔水分儀, 后者適用于一般精度或較高精度的水分儀。2.DHS16( 20) - A 多功能紅外水分儀

2.1 原理及功能

上海精密科學(xué)儀器有限公司開發(fā)生產(chǎn)的DHS16( 20) - A 多功能紅外水分儀, 是在單片微機(jī)的控制下, 采用電磁力平衡技術(shù)和紅外加熱技術(shù)設(shè)計(jì)而成。DHS16( 20) - A 多功能紅外水分儀最大秤量為100g, 實(shí)際標(biāo)尺分度值( 精度) 為0.001g, 溫控調(diào)節(jié)精度為±1℃, 水分測量可讀性為0.01%, 水分測量重復(fù)性為0.2%, 最高加熱溫度達(dá)160℃( DHS16- A) 或200℃( DHS20- A) , 以±1℃可調(diào).此水分儀體積小巧,功能完善, 使用方便, 堅(jiān)固耐用。它不但有秤量校準(zhǔn), 溫度、時(shí)間設(shè)定, 手動(dòng)、自動(dòng)加熱選擇, 顯示參數(shù)可調(diào)等多種功能, 而且配上RS232 接口的打印機(jī)與電腦連接可輸出八種參數(shù), 還有四種輸出模式選定。因此, 該水分儀廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室和日常進(jìn)貨檢驗(yàn)及過程控制。

2.2 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵及優(yōu)勢(shì)

在設(shè)計(jì)開發(fā)中, 我們主要解決了水分儀熱溫度的變化對(duì)電子天平讀數(shù)精度的影響這一技術(shù)關(guān)鍵與難點(diǎn)。由于水分儀是在秤量傳感器單元( 整個(gè)秤量單元實(shí)際上是一臺(tái)電子天平) 的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上, 溶入紅外線加熱單元而組成。因此水分儀的加熱部分是必不可少的。但當(dāng)加熱部分開始工作時(shí), 產(chǎn)生的熱量會(huì)直接影響到電子天平的零點(diǎn)漂移和感量漂移, 天平的精度與性能隨之下降。經(jīng)過反復(fù)研究決定在設(shè)計(jì)中從三個(gè)關(guān)鍵口入手。其一, 硬件模擬線路中增加了反饋補(bǔ)償量。其二, 軟件程序設(shè)計(jì)中處理好全量程跟蹤與水分蒸發(fā)測試的矛盾。其三, 在加熱部分與天平部分間考慮設(shè)計(jì)了隔熱和散熱措施。最后, 這一加熱過程影響儀器性能的矛盾得到了較好地解決。在設(shè)計(jì)開發(fā)中, 我們也考慮到實(shí)現(xiàn)水分儀小型化的優(yōu)美聯(lián)體設(shè)計(jì)?？傮w結(jié)構(gòu)將水分儀的整個(gè)秤量單元和紅外線加熱單元有機(jī)聯(lián)體。我們不但從外型上聯(lián)體, 而且從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上聯(lián)體。比如, 加熱溫度控制調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)中, 充分利用軟件功能, 盡量減少硬件線路, 并且溫控調(diào)節(jié)與電子天平的秤量控制采用同一片單片微機(jī)89C51RC 處理, 這樣不但有利于儀器的體積小型化, 而且儀器的穩(wěn)定可靠性也得到進(jìn)一步提高。DHS16 ( 20) - A 多功能紅外水分儀的電原理框圖如下:2.3 與進(jìn)口儀器的比較從下面的表格中可以知道, DHS16( 20) - A 多功能紅外水分儀的技術(shù)指標(biāo)與國外同類產(chǎn)品不相上下。而銷售價(jià)卻不到國外同類產(chǎn)品的1/2, 其性價(jià)比非常之高。

3.操作使用的關(guān)鍵

規(guī)范的操作, 特別是對(duì)高精度和高靈敏度的計(jì)量測試儀器來說, 讀數(shù)準(zhǔn)確性是至關(guān)重要的。紅外水分儀也不例外。由上所述, 紅外水分儀的稱重單元實(shí)際上是一臺(tái)精密的電子天平。因此, 第一關(guān)于使用電子天平的一些注意事項(xiàng), 特別是使用前要預(yù)熱、校準(zhǔn)、快速及輕放被測物這幾點(diǎn)都要一一遵守。第二, 被測物要均勻平鋪于秤盤上, 顆粒過大的被測物要先用粉碎機(jī)處理。否則不利于水分的充分蒸發(fā), 從而影響了含水量的讀數(shù)。第三, 比較同一被測物的含水量時(shí), 不但要設(shè)定同樣的溫度和時(shí)間加熱, 而且要將紅外水分儀冷卻至同樣的起始溫度開始加熱。如果能遵守以上幾點(diǎn)來操作, 從理論上講, 水分測量重復(fù)性甚至可為零。對(duì)烘箱干燥法的老用戶, 可用標(biāo)準(zhǔn)含水量的樣品, 設(shè)定與烘箱干燥法同樣的加熱溫度, 用全自動(dòng)時(shí)間加熱檔, 記下到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)值的加熱時(shí)間, 從而編制出可行的、經(jīng)濟(jì)的、準(zhǔn)確的檢驗(yàn)工藝。使用紅外水分儀, 其物體含水量測定時(shí)間可從烘箱干燥法幾小時(shí), 縮短到幾分鐘。

四、結(jié)論

以上從幾個(gè)方面探討了物質(zhì)中水分含量的測定, 現(xiàn)歸納為如下幾點(diǎn):

1.單一產(chǎn)品的單位在選擇測定方法時(shí), 如若不是石油化工行業(yè)中含水量特低的產(chǎn)品, 優(yōu)選的方案是紅外水分儀器。特別是作為過程控制, 既經(jīng)濟(jì)又準(zhǔn)確。

2.綜合實(shí)驗(yàn)單位( 仲裁機(jī)構(gòu)) 購置一臺(tái)紅外水分儀足以覆蓋醫(yī)藥、食品、煙草、糧食、化工等行業(yè)的大部分產(chǎn)品。目前國產(chǎn)儀器就其質(zhì)量、可靠性等諸多方面絕不遜色于進(jìn)口產(chǎn)品, 兩臺(tái)的價(jià)格遠(yuǎn)小于進(jìn)口儀器一臺(tái)的價(jià)格。值得注意的是, 必須購買有計(jì)量器具制造許可證的儀器, 買著放心, 用著放心。

3.DHS16 ( 20) - A 多功能紅外水分儀目前在國內(nèi)的同類產(chǎn)品中質(zhì)量是上乘的, 性價(jià)比較佳, 返修率也是較低的。

4.用戶編制出可行的、經(jīng)濟(jì)的、準(zhǔn)確的檢驗(yàn)工藝。使用紅外水分儀, 其物體含水量測定時(shí)間可從烘箱干燥法的幾小時(shí), 縮短到幾分鐘。