许多工业过程按重量对原材料进行分批,并且必须实现干燥成分的正确平衡,以获得可重复的产品。如果不补偿水的重量,任何含水量都会导致问题。
这方面的一个例子是10%湿度下的1000 kg湿材料,其中仅包含909 kg实际干燥材料和91 kg水。
如果通过在三个标记点采集样本来测试图1中所示的实时过程,则这些点的平均湿度为14%,如上线所示。
如果使用连续测量数据对同一过程进行平均,则表明该批次的水分为12%,与实验室计算的水分相差2%。
当应用于一个过程时,即使在一天中多次检查湿度,仍然会有未知的水水平,由于取样误差导致最终产品中不希望的结果。
在线水分传感器
通过使用正确安装和调试的在线传感器来连续测量需要控制的材料,可以避免这种情况。然后可以编写控制软件,以便在湿度变化时自动补偿该过程。
任何安装的设备必须根据工艺中的材料进行精确校准,以获得最佳和最准确的结果。最好在最终安装后安装任何湿度传感器,因为传感器位置的任何变化都可能影响测量。
校准程序包括从传感器安装正下方或之后采集材料流样本,同时记录传感器值的平均值。必须使用标准湿度实验室测试对材料样品进行测试,并且该结果与记录的结果相匹配。
在获得多个结果后,可以使用数学技术定义它们之间的关系。
传感器技术
使用电阻式、电容式或模拟微波技术的旧技术传感器具有非线性校准,因此传感器值与湿度变化的曲线图在图2中被标记为“旧模拟技术”。
非线性关系有一个更复杂的数学定义。必须使用具有许多样本结果和曲线拟合软件的高度复杂的校准过程或线性假设来管理此关系,这会导致图2中阴影区域所示的误差。
在曲线变平的地方还有一个最大点,这表明传感器的灵敏度要低得多,并且不能对该点以上的任何水分作出反应。
湿度和传感器值之间的线性关系允许更简单的校准。样本结果遵循一条直线,允许使用标准增益/偏移计算,通常表示为y=Bx+C(其中B是增益,C是偏移),如图2中的“Hydronix数字技术”所示。
数字测量
采用数字测量技术的传感器有一个自然的线性输出,这给传感器读数直接和比例相关的水分含量。这种方法允许系统用几个点实现最佳校准。
使用线性测量,仅需两点即可实现校准。如前所述,每个点的取样和实验室测试仍可能存在误差。为了获得准确的结果,在低湿度和高湿度样品之间尽可能广泛地收集样品和相应的传感器值至关重要。
在图3中,所有样品与实际湿度的误差为0.3%。通过使用范围更广(以蓝色显示)的低湿度和高湿度样品,可以减少误差的影响。这比使用靠近的样品(显示为红色)提供更精确的校准线。
在实际应用程序中,最好的做法是添加更多的示例,减少仅使用一小组示例所产生的错误。如图4所示,使用一个线性传感器和一个简单的数学公式,可以生成一条最佳拟合的直线,从而减少来自单个点的误差的影响。
Hydronix传感器使用数字多频率测量技术,提供线性测量,其中传感器值和含水量直接成比例相关。这种方法使传感器在整个湿度范围内更精确,校准更精确,无需在调试后重新校准。
Hydronix由来自全球80多个国家的本地专业工程师组成的网络,以您的语言为代表。
作者:Alessandro Mario,技术销售工程师