近紅外水分儀的研制與開發(fā).pdf

1、在藥品、食品加工、造紙、煙草、化工等領(lǐng)域，水分的測量和控制都是生產(chǎn)中一個非常重要的參數(shù)，它直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和保存期限。傳統(tǒng)的水分測量方法如干燥法、電導(dǎo)法等因為使用條件的限制無法實現(xiàn)在線非接觸式連續(xù)測量，沒有得到廣泛的推廣應(yīng)用。本文采用了近紅外光譜法來測量物質(zhì)中的水分含量，這種方法具有連續(xù)、非接觸、大面積測量、速度快等優(yōu)點(diǎn)，適用于工業(yè)流程中對水分的在線檢測。 近紅外水分測量重要的分析基礎(chǔ)是Lamber-Beer定律，本文首先對

2、近紅外光譜技術(shù)的相關(guān)測量原理及數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行了介紹，對近紅外方法測量物質(zhì)水分做了方法論的研究。通過實驗室已有的國外高精度光譜儀進(jìn)行了物質(zhì)水分測量的光譜實驗，確定了水分在近紅外波段的吸收峰5200cm-1和6900cm-1；利用兩個吸收峰附近的波長建模，水分的測量精度分別可以達(dá)到0.2％和0.3％。 通過上面的方法研究，我們設(shè)計了以光柵為分光元件的近紅外水分儀，它共有三層結(jié)構(gòu)，包括了光源層、光柵分光層和電路系統(tǒng)層。光源采用了三層

3、燈室結(jié)構(gòu)，提高出射光的能量和系統(tǒng)的信噪比；選用石英光纖傳輸光能量；以InGaAs檢測器作為光接收裝置，根據(jù)所需波長的數(shù)量可進(jìn)行替換降低成本。電路方面，設(shè)計了信號采集電路和數(shù)據(jù)處理及控制電路將檢測器檢測到的信號進(jìn)行采集和處理。對儀器的性能進(jìn)行測試和評價的結(jié)果表明，儀器的波長范圍為1000～1700nm，測量水分的波長準(zhǔn)確，儀器的重復(fù)性精度基本為0.5‰，穩(wěn)定性基本在1‰左右。最后，使用自行研制的儀器進(jìn)行面粉水分測量的實驗，全譜的測量精度在