发表于:2009-06-02 18:04:31
3楼
工 作 原 理
1、吸收原理
水分仪是根据近红外波长会被水分子吸收的原理,分析某特定波长的近红外能量变化。
水分子不是静止的:当遇到特定的能量带时,它们会振动。水分子中两个氢原子与氧原子的键会伸展、收缩、或以其它形态扭曲。需要外来的能量引起这些振动,需要的能量遍及整个电磁光谱的特定波段。在整个光谱的不同部位,有一些吸收波段十分强烈,有一些十分微弱。在光谱的近红外部位,该部分波段对于水分子特别强烈,同时仪器在发射、过滤和接收这能量方面更容易实现。使用近红外光能量的特定波长,以提供适量的能量给被测产品中的水分。一般用以测量水分的波长保持在1至2.5微米范围。
特定波长能量被吸收的多少,取决于近红外能量束所遇到的水分子多少和在该特定波长的吸收强度。能量束所遇到的水分子数量是与所测物质中水分成正比。同时因为水分仪是反射比的形式,测量的光束亦被受测物质的反射和吸收特性所影响。
2、工作原理
水分仪利用的现象是:许多的物质在特定波长下吸收红外能量,而不吸收在其它波长下的红外能量。当测量受测物质的水含量时,最少选择两种波长。一种是为参照波长,不会被受测物质或水强烈吸收。另一种是为测量波长,它不会被受测物质强烈吸收,但会被水强烈吸收。
仪器使用装嵌在转轮上的精密红外滤光片。这种安装允许参照光和测量光的脉冲交替地通过滤光片。被保留的光束会被聚焦在受测试的样品上。首先是参照光被投影在样品上,然后是测量光被投影在样品上。这两个具有时序的光能脉冲会被反射回到一个探测器上,依次转换成两个电信号。参考通道表示预计的反射能量的多少。测量通道有一部分被水分子所吸收,因此其能量将出现衰减。这两个信号结合形成一个比率(参照除法测量)。这比率与一些从不同含水程度样品中获得的其它比率的差,是与两者含水量的差成正比例。多种的因素能调节这比率而形成测量物料水分率的结果。
两种通道的信号强度结合成以下的方程式:
R / M x M1 / R1 = 比率 其中
R 代表产品光束的参照通道
M 代表产品光束的测量通道
M1 代表补偿光束的测量通道
R1 代表补偿光束的参照通道
假如触发漂移状况出现,诸如测量波长的光的强度改变,M和M1值会同时相称地受影响,对于比率,结果被抵消。然而,在样品中水的量改变,则只有M值受影响,结果显示水分明显的改变。
3、光学布局
探测器光路图
4、CCS3000的技术特点
• 独有的一体化设计,稳定的性能,简化操作
• 崭新的无线传输技术与个人数码助理(PDA)通讯
• 标准以太网输出
• 多种通讯方式选项
• 增加25倍处理性能
• 16位数据转换及处理功能
• 表面贴装技术
• 针对不同产品的波长选择
• 针对不同应用滤光轮选择
• 应用闪存(FLASHTM)储藏功能,不须电池后援
• 先进的数码噪音处理
• 不受外界光影响
• 特低耗电量
• 数码诊断功能
系 统 配 置
4.1、配置设备清单
4.1.1、CCS3000探头:CCS3000G
一体化的组合设计,直按安装在输送皮带上方,在线测量固体散料中水分。
1. 测量范围:0~20%(水分)
2. 测量精度:±0.1%(绝对值)
3. 重复性:±0.1%
4. 标定:预标定,无需日常再标定
5. 到样品的距离:100~400mm
6. 感应时间:0.01~1000秒
7. 外形尽寸:310×180×160mm
8. 重量:7.0Kg
9. 输出:标准的4-20mA信号输出(二路),Ethernet网络输出
10. 通讯网络选项:DeviceNet,Profibus,TCP/IP
11. 组态方法: TS/OI组态(以太网通讯)
12. 电源:85~250VAC,50/60HZ,功率:25W
13. 系统保证期:2年,灯泡与马达终身保修(MTBF:20年)
4.1.2、组态界面:TS/OI
1. 以太网传输通讯,给探头标定组态
2. 预装美国厂家原装软件
4.1.3、显示单元:C801
水分仪探头测量值的现场显示,提供上、下报警信号,设备安装在现场的防护箱中。
1. 显示:高亮度LED
2. 字高大小: 1.8英寸
3. 电源: 220VAC,50/60HZ,耗电量:30W
4. 尺寸:160×80×130mm
4.1.4、显示记录单元:VT-CCA02无纸记录仪
水分仪探头测量值的现场显示及历史数据记录,提供上、下报警信号,设备可安装在现场的防护箱中。
1. 高亮度TFT-LCD显示
2. 超大存贮量,长达45天数据保存,方便管理、查询
3. 画面名称全中文标识
4. 采用先进的USB接口的外存贮器,可在PC机进行分析处理
5. 电源: 220VAC,50/60HZ,耗电量:40W
6. 尺寸:144×144×240mm
4.2、配置方法
4.2.1、标准配置
由探头、组态界面、显示单元、配电箱组成。
型号:CCS3000
电源:85~260VAC
功能:探头标准输出2路4-20mA模拟信号,标准以太网接口
标定:通过TS/OI组态界面对探头标定组态
操作:现场配电箱(标配),包含现场显示,输出信号配电,与DCS或PLC联接的端子及电源开关
4.2.2、其他配置
• 在多尘和蒸汽环境中,配加专用的空气清洁窗;
• 现场环境温度长期在50℃以上时,须加装空气或水冷却装置;
• 同时提供可选的DeviceNet,Profibus,Modbus,Canbus,Fieldbus及TCP/IP通讯协议。
4.2.3、系统接线图