Das Arbeitsprinzip des Online-Nah-Infrarot-Feuchtigkeitsmessers basiert auf den Absorptionseigenschaften von Wassermolekülen für bestimmte Wellenlängen des Nah-Infrarot-Lichts, dessen Kernprozess die Absorption und Reflexion von Licht umfasst, wie folgt:

Lichtabsorptionsmechanismus

Wenn Nahinfrarotlicht (in der Regel eine Wellenlänge von 900-1700 nm) auf wasserhaltige Substanzen ausgestrahlt wird, absorbieren die Sauerstoff-Wasserstoffbindungen (O-H) in Wassermolekülen stark die Lichtenergie einer bestimmten Wellenlänge. Diese Absorption folgt dem Prinzip der Quantenmechanik: Wenn die Photonenergie mit der molekularen Vibrationsenergieebene übereinstimmt, wird die Photonenergie absorbiert, was dazu führt, dass das Molekül von einer niedrigen Energieebene auf eine hohe Energieebene springt. Die Absorptionsintensität ist proportional zum Feuchtigkeitsgehalt, d. h. je mehr Feuchtigkeit, desto stärker ist die absorbierte Lichtenergie und desto schwächer ist die durchlässige oder reflektierte Lichtenergie.

Lichtreflektion und Signalfassung

Nicht absorbiertes Nahinfrarotlicht wird reflektiert in Form von:

Spiegelreflexion: Licht reflektiert glatt von der Oberfläche des Materials, trägt keine Zusammensetzungsinformationen und wird in der Regel als diffuse Lichtstörung angesehen.

Diffuse Reflexion: Nachdem Licht in das Innere der Substanz eintritt, wird es nach mehreren Reflexionen, Brechungen und Absorptionen von der Oberfläche gestreut. Ein Online-Nah-Infrarot-Feuchtigkeitsmesser sammelt das reflektierte Licht über ein konzentriertes Fokusspegel und verwandelt es von einem photoelektrischen Sensor in ein elektrisches Signal.

Signalverarbeitung und Feuchtigkeitsberechnung

Das Gerät behebt Störungen mittels Doppel- oder Mehrwellenlängentechnologie:

Messung der Wellenlänge: Wählen Sie eine Wellenlänge aus, die stark von Wassermolekülen absorbiert wird (z. B. 1450 nm).

Referenzwellenlänge: Wählen Sie eine Wellenlänge, bei der Wasser sehr schwach absorbiert wird (z. B. 1900 nm), um den Einfluss von physikalischen Faktoren wie der Farbe der Substanz und der Korngröße auf das reflektierte Licht zu kompensieren.

Durch die Berechnung des Verhältnisses zwischen den beiden Wellenlängen der reflektierten Lichtintensität in Kombination mit einem vorgefertigten Kalibrierungsmodell kann der Feuchtigkeitsgehalt eines Stoffes genau berechnet werden. Dieser Prozess wird durch eine eingebaute Schaltung durchgeführt, die eine berührungsfreie Echtzeit-Messung ermöglicht.