水分测量原理

在提供各种水分测量值之前，定义水分含量很重要。水分含量通常以总产品（湿基）或干产品（干基）的重量百分比表示。

湿基水分含量：
M = 100 x（湿重 — 干重）/湿重

干基水分含量：
M = 100 x（湿重 — 干重）/干重

根据上述方程式，湿基水分含量不能超过 100%。干基湿度可能超过 100%，是一个非线性函数。

水分含量可以通过多种技术来确定。它们可以分为两个主要类别，即主要测量和次要测量。

初级水分 技术涉及对水含量的直接化学测定，通常是通过从产品中提取水分。

所有主要方法都是破坏性的，而且非常耗时。主要方法是离线执行的，但通常非常准确。小样本量可能无法充分代表散装产品。

最常见的主要方法是减肥，即对样品进行称重，干燥直至体重没有进一步减轻，然后重新称重。

其他方法包括 Karl-Fischer 滴定。所有离线主要方法的准确性取决于实验室仪器的精度和实验室人员的技能。

由于离线方法需要从流程中抽取产品样本，因此抽样方法必须提供一致的产品样本进行测试。

二次湿度 技术测量变量（水分）的特性，而不是直接测量变量的属性。所有连续水份测定仪均采用二次测量原理，必须根据主要参考技术进行校准。它们具有连续或快速采样测量的优点，可用于实时过程监测和控制。

如果没有连续测量能力，典型的过程将通过采集产品样本和进行实验室分析来控制。这些方法非常耗时。当获得结果时，过程很可能已经发生了实质性的变化。

以最简单的形式，连续快速水份测定仪将提供实验室采样之间的趋势信息，即使未进行校准。在这种形式下，该仪器是一种有用的设定点控制器，可以在每次实验室样本后调整过程设定点。

有许多在线湿度测量技术。介电测量和近红外反射率在许多行业中已被证明是准确和可靠的。

射频介电技术

该方法依赖于相对于大多数固体相对较高的水介电。

已经开发了许多确定介电的技术，包括射频、微波和时域反射法。为了测量材料的相对介电，必须将材料电气耦合到传感电路上。这可以通过在两个平行电极之间放置材料来实现，但这不太适合在线应用。如果传感电路以无线电频率运行，则通过材料传播射频能量，从而在不进行物理接触的情况下耦合到产品是相当简单的。平面条纹场电极提供单面测量结构，对过程的阻碍较小。

固体产品的电气类比是与漏电电导并联的电容器。这些成分都受到湿度的影响，但是尽管介电的关系非常可预测，但损耗因子却不是。组合成分代表复杂的阻抗，可以轻松测量，但可能受湿度以外的其他变量的影响。

真正的介电湿度仪器很少见，因为大多数低成本仪器都没有尝试分离介电和损耗成分。成本最低的仪器很少或根本没有尝试以任何长期稳定性和可重复性来测量组合阻抗。Sensortech Systems的介电测量技术经过了完善，使两个组件完全隔离，可以独立测量。获得专利的谐振频率原理提高了精度和可重复性。

它是一种穿透式测量，可以测量非均匀的产品。
它具有较大的测量区域，可为产品提供更具代表性的体积平均水分。
与其他在线技术相比，它相对便宜。
它非常可靠和坚固，没有可磨损或分解的活动部件。
各种机械传感器设计适合各种过程条件，可用于高温环境。

红外技术

近红外反射（NIR 或 IR）技术是一种广泛用于在线湿度测试的技术。它的受欢迎程度在很大程度上是由于它易于使用。

光源（通常是石英卤素灯泡）被准直并过滤成特定的波长。这些滤光片安装在旋转轮上，将光切成一系列特定波长的脉冲。过滤后的光束被引导到待测量产品的表面。一部分光被反射回探测器（通常是硫化铅）。特定波长的光会被水吸收。如果选择的滤光片使一个波长被水吸收（样品光束），一个波长不受水的影响（参考光束），则两个反射波长的振幅比将与产品中的水量成正比。配比技术消除了产品距离和源老化的影响。