CN110346237A - 一种微波快速测量物料水分的装置及方法 - Google Patents
一种微波快速测量物料水分的装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110346237A CN110346237A CN201910739882.6A CN201910739882A CN110346237A CN 110346237 A CN110346237 A CN 110346237A CN 201910739882 A CN201910739882 A CN 201910739882A CN 110346237 A CN110346237 A CN 110346237A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microwave
- furnace chamber
- furnace
- component
- control panel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 5
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 claims description 5
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 3
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
- G01N5/04—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by removing a component, e.g. by evaporation, and weighing the remainder
- G01N5/045—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by removing a component, e.g. by evaporation, and weighing the remainder for determining moisture content
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种微波快速测量物料水分的装置及方法，包括微波加热装置、质量测量装置和数控显示系统，微波加热装置包括炉体和炉门，炉门转动安装在炉体上，炉体内部设有炉腔和微波发射装置，炉门与炉腔匹配盖合，微波发射装置分别位于炉腔的左侧和后侧，炉腔设有保温材料夹层，质量测量装置包括测量组件外壳、稳定组件、测量组件、天平托盘及其悬挂组件，数控显示系统包括控制器和控制面板，控制面板上设置有各种操作按键以及液晶显示屏，控制面板、测量组件分别与控制器电性连接，控制器与微波发射装置信号连接。本发明利用微波选择性加热特性，快速测量样品水分，缩短了测量周期；测量组件实时监测样品温度和质量的变化，提高了测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及物料水分检测技术领域，具体涉及一种微波快速测量物料水分的装置及方法。
背景技术
食品、药品、化工、冶金等行业需要快捷、准确测量样品的含水量，因此需要一种方便快捷、准确有效的检测装置来快速测量样品中的水分。目前，检测样品的含水量的方法主要有热重法、中子法以及介电法等。然而，介电法由于受待测物料介电常数、密度和孔隙率等物理性质等影响，仅适合测量薄层、小样品物料的测量；中子法尽管测量迅速，响应时间短(大约1-2min)，可以测量任意相态的水分，但其缺点是设备价格昂贵，空间分辨率低，放射物危害人体健康；热重法是加热样品蒸发水分，通过称量样品蒸发前后的重量来测量样品水分的方法，该方法测量简单，易于操作，但测量时间周期长。如Robinson等提供了一种热重法测量土壤水分的方法，需要在105℃条件下烘干24小时。
微波作为一种新型绿色加热方法，是通过微波在物料内部的介电损耗来加热物料。由于水的介电常数为87，而其他物质的介电常数远远小于水，当微波加热含水物料时，水分优先吸收微波，率先被加热脱除。因此，利用微波对水分的选择性加热特性，可开发出一种测试精度高、测试速度快的微波水分测试方法和装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种微波快速测量物料水分的装置及方法，测试精度高、测试速度快。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种微波快速测量物料水分的装置，包括微波加热装置、质量测量装置和数控显示系统，
所述微波加热装置包括炉体和炉门，所述炉门转动安装在炉体上，所述炉体内部设有炉腔和微波发射装置，所述炉门与炉腔匹配盖合，所述微波发射装置分别位于所述炉腔的左侧和后侧，所述炉腔设有夹层，夹层内充填有保温材料，
所述质量测量装置包括测量组件外壳、稳定组件、测量组件、天平托盘及其悬挂组件，所述测量组件外壳设置在所述炉体的上表面、炉腔的正上方，所述稳定组件设置在所述测量组件外壳的壳体内部，所述测量组件的主体嵌在稳定组件中，测量组件的下端穿过炉体并延伸进炉腔内，所述天平托盘通过悬挂组件与测量组件的下端连接，天平托盘悬挂于炉腔中心位置，
所述数控显示系统包括控制器和控制面板，所述控制器设置在炉体内，所述控制面板设置在炉体的外壁上，所述控制面板上设置有各种操作按键以及液晶显示屏，所述控制面板、测量组件分别与控制器电性连接，所述控制器与所述微波发射装置信号连接。
进一步地，在所述炉腔右侧左下方设有一排进气孔，在所述炉腔右侧右上方设有一排出气孔，进气孔和排气孔可以控制炉腔内气氛，及时排出炉腔内水蒸气。
优选的，所述进气孔和出气孔均采用四方格栅栏结构。
优选的，所述天平托盘及悬挂组件均采用聚四氟透波材质，减少其对微波场的影响。
优选的，所述炉体为长方体形，所述炉腔为立方体形。
优选的，所述炉门为侧开门结构、上开门结构或下拉门结构。
本发明还提供基于上述装置进行微波快速测量物料水分的方法，包括以下步骤：取20-100g待测样品放置于炉腔中央的天平托盘内，读取物料初始质量M0；将频率2.45GHz，输出功率为0-3kW的微波馈入炉腔内，通过控制面板调节微波输出功率，将物料从室温以20-100℃/min速率升温至70-120℃，保温5-15min；待样品失重稳定后，读取物料最终质量Mn，计算得到样品含水量(M0-Mn)/M0。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明基于水大的介电常数，利用微波选择性加热技术快速、均匀脱除水分，烘干与称重在同一时间同一环境中进行，由控制器分析运算控制，避免了人工误差与环境温度湿度的影响，提高了水分测量的精度，缩短了测量周期，适用于食品、药品、化工、冶金等行业对样品水分的检测。
附图说明
图1是本发明的装置主视图。
图2是本发明的装置右视图。
图中，1-炉体，2-炉门，3-炉腔，4-微波发射装置，5-保温材料，6-测量组件外壳，7-稳定组件，8-测量组件，9-天平托盘，10-悬挂组件，11-控制器，12-控制面板，121-按键，122-液晶显示屏，13-进气孔，14-出气孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，并以图1中的左侧为左，图1中的右侧为右，作为左右方向判断的基准。
实施例1
如图1、图2所示，一种微波快速测量物料水分的装置，包括微波加热装置、质量测量装置和控制面板11。
所述微波加热装置包括炉体1和炉门2，所述炉体1为长方体形，所述炉门2转动安装在炉体1上，所述炉体1内部设有炉腔3和微波发射装置4，所述炉腔3为立方体形，结构规整，易于微波传播，能均匀加热物料，所述炉门2与炉腔3匹配盖合，防止微波泄漏，炉门2可以为侧开门结构、上开门结构或下拉门结构，本实施例中设计为侧开门结构。
所述微波发射装置4分别位于所述炉腔3的左侧和后侧，所述炉腔3设有夹层，夹层内充填有保温材料5，保温材料5用来减小外界温度对测量结果的影响。
所述质量测量装置包括测量组件外壳6、稳定组件7、测量组件8、天平托盘9及其悬挂组件10；所述测量组件外壳6设置在所述炉体1的上表面、炉腔3的正上方，用于保护壳体内部的所有组件，同时防止微波泄漏；所述稳定组件7设置在所述测量组件外壳6的壳体内部，用于保护和稳定测量组件8，起到缓冲、防震的功能；所述测量组件8的主体嵌在稳定组件7中，测量组件8的下端穿过炉体1并延伸进炉腔3内，测量组件8包括温度传感器和称重传感器，所述温度传感器型号为MLX90614系列非接触式红外线温度传感器，用于检测炉腔内样品的温度，并将检测信号传输至控制器11，所述称重传感器型号为YZC-328-A，用于采集样品的重量信号，并将它们转换成模拟量信号提供给控制器11，另外通过温度监测还可以调节微波输入功率，防止样品温度过高，调整过程为：通过温度传感器获取微波加热装置内的待测样品的当前样品温度；根据所述待测样品的当前样品温度，判断是否超过样品温度上限阈值；如果超过样品温度上限阈值，发送停止微波加热信号至微波发射装置，控制微波发射装置停止对待测样品进行微波干燥；所述天平托盘9通过悬挂组件10与测量组件8的下端连接，天平托盘9悬挂于炉腔3中心位置，天平托盘9以及悬挂组件10均采用聚四氟透波材质，减少其对微波场的影响。
所述数控显示系统包括控制器11和控制面板12，所述控制器11设置在炉体1内，所述控制面板12设置在炉体1的外壁上，所述控制面板12上设置有各种操作按键121以及液晶显示屏122，所述控制面板12、测量组件8分别与控制器11电性连接，所述控制器11与所述微波发射装置4信号连接。
微波加热装置由外部电源供电，提供各零部件需要的工作电压，控制面板12和控制器11连接，即用户可以通过控制面板12上的按键121输入操作指令(微波功率、温度等加热参数)，操作微波加热装置，微波加热装置的控制器11输出控制微波发射装置4和液晶显示屏122等器件。
测量组件8中的称重传感器实时监测样品的质量变化，测量组件8中的温度传感器实时监测样品的温度变化，并反馈信号给控制器11，控制器11处理信号后反馈给液晶显示屏122，通过液晶显示屏122实时监测样品的质量和温度的变化。
在所述炉腔3右侧左下方设有一排进气孔13，在所述炉腔3右侧右上方设有一排出气孔14，不仅能够及时将测量过程产生的水蒸气排出设备外，还能够控制测量气氛，具有灵活性。所述进气孔13和出气孔14优选采用四方格栅栏结构。
测量时，取20-100g待测样品放置于炉腔3中央的天平托盘9内，读取物料初始质量M0；将频率2.45GHz，输出功率为0-3kW的微波馈入炉腔内，通过控制面板12调节微波输出功率，将物料从室温以20-100℃/min速率升温至70-120℃，保温5-15min；待样品失重稳定后，读取物料最终质量Mn，计算得到样品含水量(M0-Mn)/M0。
实施例2
取30g待测样品放置于微波腔体中央的托盘天平内，读取物料初始质量；将频率2.45GHz，输出功率为1.5kW的微波馈入炉腔内，将物料从室温以60℃/min速率升温至80℃，保温4min；待样品失重稳定后，读取物料最终质量，计算得到样品含水量为15％。
实施例3
取50g待测样品放置于微波腔体中央的托盘天平内，读取物料初始质量；将频率2.45GHz，输出功率为2kW的微波馈入炉腔内；将物料从室温以30℃/min速率升温至120℃，保温8min；待样品失重稳定后，读取物料最终质量，计算得到样品含水量为8％。
Claims (7)
1.一种微波快速测量物料水分的装置，其特征在于，包括微波加热装置、质量测量装置和数控显示系统，
所述微波加热装置包括炉体(1)和炉门(2)，所述炉门(2)转动安装在炉体(1)上，所述炉体(1)内部设有炉腔(3)和微波发射装置(4)，所述炉门(2)与炉腔(3)匹配盖合，所述微波发射装置(4)分别位于所述炉腔(3)的左侧和后侧，所述炉腔(3)设有夹层，夹层内充填有保温材料(5)，
所述质量测量装置包括测量组件外壳(6)、稳定组件(7)、测量组件(8)、天平托盘(9)及其悬挂组件(10)，所述测量组件外壳(6)设置在所述炉体(1)的上表面、炉腔(3)的正上方，所述稳定组件(7)设置在所述测量组件外壳(6)的壳体内部，所述测量组件(8)的主体嵌在稳定组件(7)中，测量组件(8)的下端穿过炉体(1)并延伸进炉腔(3)内，所述天平托盘(9)通过悬挂组件(10)与测量组件(8)的下端连接，天平托盘(9)悬挂于炉腔(3)中心位置，
所述数控显示系统包括控制器(11)和控制面板(12)，所述控制器(11)设置在炉体(1)内，所述控制面板(12)设置在炉体(1)的外壁上，所述控制面板(12)上设置有各种操作按键(121)以及液晶显示屏(122)，所述控制面板(12)、测量组件(8)分别与控制器(11)电性连接，所述控制器(11)与所述微波发射装置(4)信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种微波快速测量物料水分的装置，其特征在于，在所述炉腔3右侧左下方设有一排进气孔(13)，在所述炉腔(3)右侧右上方设有一排出气孔(14)。
3.根据权利要求2所述的一种微波快速测量物料水分的装置，其特征在于，所述进气孔(13)和出气孔(14)均采用四方格栅栏结构。
4.根据权利要求1所述的一种微波快速测量物料水分的装置，其特征在于，所述天平托盘(9)及悬挂组件(10)均采用聚四氟透波材质。
5.根据权利要求1所述的一种微波快速测量物料水分的装置，其特征在于，所述炉体(1)为长方体形，所述炉腔(3)为立方体形。
6.根据权利要求1所述的一种微波快速测量物料水分的装置，其特征在于，所述炉门(2)为侧开门结构、上开门结构或下拉门结构。
7.一种基于权利要求1至6任一项所述的装置进行微波快速测量物料水分的方法，其特征在于，包括以下步骤：
取20-100g待测样品放置于炉腔(3)中央的天平托盘(9)内，读取物料初始质量M0；将频率2.45GHz，输出功率为0-3kW的微波馈入炉腔(3)内，通过控制面板(12)调节微波输出功率，将物料从室温以20-100℃/min速率升温至70-120℃，保温5-15min；待样品失重稳定后，读取物料最终质量Mn，计算得到样品含水量(M0-Mn)/M0。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910739882.6A CN110346237A (zh) | 2019-08-12 | 2019-08-12 | 一种微波快速测量物料水分的装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910739882.6A CN110346237A (zh) | 2019-08-12 | 2019-08-12 | 一种微波快速测量物料水分的装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110346237A true CN110346237A (zh) | 2019-10-18 |
Family
ID=68184678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910739882.6A Pending CN110346237A (zh) | 2019-08-12 | 2019-08-12 | 一种微波快速测量物料水分的装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110346237A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111650078A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-09-11 | 唐山三友化工股份有限公司 | 微波红外法测定工业盐中水分的工艺 |
| CN114112785A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-01 | 湖南军信环保股份有限公司 | 一种飞灰螯合物含水率的快速检测方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5039947A (en) * | 1990-06-01 | 1991-08-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Microwave technique for single kernel, seed, nut, or fruit moisture content determination |
| WO2000016067A1 (en) * | 1998-09-17 | 2000-03-23 | Cem Corporation | Method and apparatus for measuring volatile content |
| CN201837570U (zh) * | 2010-07-16 | 2011-05-18 | 上海屹尧仪器科技发展有限公司 | 一种微波快速水分测定仪 |
| CN102230733A (zh) * | 2010-07-16 | 2011-11-02 | 上海屹尧仪器科技发展有限公司 | 一种用于微波快速水分测定仪的圆弧形炉腔 |
| CN203178156U (zh) * | 2013-02-18 | 2013-09-04 | 成都神鹤药业有限责任公司 | 水分快速测定仪 |
| CN210465194U (zh) * | 2019-08-12 | 2020-05-05 | 徐州宇帆机电科技有限公司 | 一种微波快速测量物料水分的装置 |
-
2019
- 2019-08-12 CN CN201910739882.6A patent/CN110346237A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5039947A (en) * | 1990-06-01 | 1991-08-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Microwave technique for single kernel, seed, nut, or fruit moisture content determination |
| WO2000016067A1 (en) * | 1998-09-17 | 2000-03-23 | Cem Corporation | Method and apparatus for measuring volatile content |
| CN201837570U (zh) * | 2010-07-16 | 2011-05-18 | 上海屹尧仪器科技发展有限公司 | 一种微波快速水分测定仪 |
| CN102230733A (zh) * | 2010-07-16 | 2011-11-02 | 上海屹尧仪器科技发展有限公司 | 一种用于微波快速水分测定仪的圆弧形炉腔 |
| CN203178156U (zh) * | 2013-02-18 | 2013-09-04 | 成都神鹤药业有限责任公司 | 水分快速测定仪 |
| CN210465194U (zh) * | 2019-08-12 | 2020-05-05 | 徐州宇帆机电科技有限公司 | 一种微波快速测量物料水分的装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111650078A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-09-11 | 唐山三友化工股份有限公司 | 微波红外法测定工业盐中水分的工艺 |
| CN114112785A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-01 | 湖南军信环保股份有限公司 | 一种飞灰螯合物含水率的快速检测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN205538542U (zh) | 一种具有称重功能的烘干箱 | |
| CN110346237A (zh) | 一种微波快速测量物料水分的装置及方法 | |
| US11674941B2 (en) | Water balance sensor station systems | |
| CN106442617B (zh) | 一种测定板材蓄热效能的方法及装置 | |
| CN105767163B (zh) | 一种立式湿热控速薄层干燥试验台及干燥方法 | |
| CN103994652A (zh) | 薄层干燥实验设备及其干燥工艺 | |
| CN110132788A (zh) | 一种用于烟草快速水分检测的多样品自动称重系统 | |
| CN210465194U (zh) | 一种微波快速测量物料水分的装置 | |
| CN108518972A (zh) | 一种基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法 | |
| CN105665041A (zh) | 一种智能可编程语音环境试验控制箱 | |
| CN210773106U (zh) | 一种含oled屏且能实时称重的真空干燥箱 | |
| CN106885754A (zh) | 一种自动化粉料全水分测量装置及方法 | |
| Luthra et al. | Evaluation of the performance of a newly developed wireless temperature and moisture sensor for rice under various levels of temperature, moisture content, and dockage | |
| CN208420597U (zh) | 一种工业产品的水分检测设备 | |
| US3736792A (en) | Apparatus and method for monitoring and recording fumigant concentrations in chamber fumigation | |
| CN208254989U (zh) | 振荡天平 | |
| US10834932B2 (en) | System for measuring smoke absorption into food products and method of making the system | |
| CN206626908U (zh) | 内部可拆卸式实验室用烘箱装置 | |
| US6134953A (en) | Process and device for controlling the water content in products stored in an enclosure | |
| CN115266845A (zh) | 基于电阻抗层析成像的固定床活性炭吸附饱和度分布动态检测方法 | |
| Martyn et al. | Wireless system for remote monitoring of temperature and humidity in the grain storage and grain dryer | |
| CN206891893U (zh) | 冷热双腔蒸发残渣测定仪 | |
| CN109900587A (zh) | 一种具有多个测量位的测量热敏物质含水量的装置 | |
| JPS638416B2 (zh) | ||
| CN110260604A (zh) | 一种用于烘干食品的烘房及其使用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |