CN117214101A - 水分检测系统和水分检测方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种水分检测系统和水分检测方法，包括：水分仪，包括探头，探头包括光源灯、光束分离装置和探头窗口，光束分离装置接收光源灯发出的光线，并将部分光线经探头窗口折射到待测物料上；空气清洁窗，空气清洁窗安装在探头窗口上，并且位于探头窗口和待测物料之间，空气清洁窗具有用于引入压缩空气的压缩空气进口和与探头窗口相对的压缩空气出口；压缩空气管道，压缩空气管道一端与空气清洁窗的压缩空气进口连接，压缩空气经由压缩空气管道被输送进空气清洁窗中；空气干燥装置，空气干燥装置安装在压缩空气管道上。该水分检测系统通过设置空气干燥装置来减少水分仪发射出的光线的能量值受环境空气的湿度影响，减少水分仪的零点校准次数。

Description

水分检测系统和水分检测方法

技术领域

本公开涉及物理测量，特别涉及一种水分检测系统和水分检测方法。

背景技术

氢氧键与碳氢键等分子键对一些特定波长的红外光能够表现出强烈的能量吸收特性，TM710e系列水分仪利用该能量吸收特性，通过计算红外光照射到待测物料后反射回的光线的能量与参比光束的能量的差值来计算待测物料的含水量。为保证检测结果的准确性，水分仪需要调整水分仪的零点，使水分仪检测到的待测物料的水分与通过烘箱干燥法计算出的水分相一致。

烘箱干燥法是一种经典的测量物料水分含量的方法，其原理是从样品中蒸发水分并通过烘箱中的干燥空气排出，再计算物料烘干前和烘干后的重量变化，即为物料的水分含量。烘箱干燥法精确度高，可重复性好，适用于各种样品，但烘箱干燥法需要较长时间来获得物料稳定的重量，并且需要严格控制样品的温度。从而调整水分仪的零点也相应需要较长的时间。

发明内容

本公开的目的在于提供一种水分检测系统和水分检测方法，旨在减少水分仪发射出的光线的能量值受环境空气的湿度影响，减少水分仪的零点校准次数。

本公开第一方面提供一种水分检测系统，包括：水分仪，包括探头，所述探头包括光源灯、光束分离装置和探头窗口，所述光束分离装置接收所述光源灯发出的光线，并且将部分所述光线经所述探头窗口折射到待测物料上；空气清洁窗，所述空气清洁窗安装在所述探头窗口上，并且位于所述探头窗口和所述待测物料之间，所述空气清洁窗具有用于引入压缩空气的压缩空气进口与所述探头窗口相对的压缩空气出口；压缩空气管道，所述压缩空气管道一端与所述空气清洁窗的所述压缩空气进口连接，所述压缩空气经由所述压缩空气管道被输送进所述空气清洁窗中；空气干燥装置，所述空气干燥装置安装在所述压缩空气管道上。

在一些实施例的水分检测系统中，所述空气干燥装置包括空气干燥管，所述空气干燥管连接于所述压缩空气管道上，并且与所述压缩空气管道连通。

在一些实施例的水分检测系统中，所述水分检测系统还包括空气压缩装置，所述空气压缩装置连接在所述压缩空气管道的另一端。

在一些实施例的水分检测系统中，所述水分检测系统还包括清洁窗罩，所述清洁窗罩安装在所述空气清洁窗的所述压缩空气出口一侧，从所述压缩空气出口向远离所述压缩空气出口的一侧延伸，用于引导所述压缩空气出口输出的气流。

在一些实施例的水分检测系统中，所述水分仪包括调压装置，所述调压装置被配置为调节所述压缩空气的压力。

在一些实施例的水分检测系统中，水分检测系统还包括湿度检测仪，所述湿度检测仪的检测端安装在所述空气清洁窗内，被配置为检测所述空气清洁窗内的所述压缩空气的湿度。

在一些实施例的水分检测系统中，水分检测系统还包括报警装置，所述报警装置与所述湿度检测仪信号连接，被配置为根据所述湿度检测仪的检测结果进行报警。

本公开第二方面提供一种水分检测方法，所述水分检测系统包括空气压缩装置，所述水分检测方法包括：打开空气压缩装置，调节空气压力，使所述压缩空气经由所述压缩空气管道和所述空气干燥装置从所述压缩空气出口吹出；所述探头检测所述待测物料的水分，包括打开所述光源灯，使所述光线穿过在所述空气清洁窗内经所述空气干燥装置干燥后的所述压缩空气照射在所述待测物料上。

在一些实施例的水分检测方法中，所述水分检测方法包括：将所述待测物料放置在所述压缩空气出口下方，调低所述探头窗口，使所述压缩空气吹至所述待测物料上。

在一些实施例的水分检测方法中，所述水分检测方法包括：待所述压缩空气吹至所述待测物料后调节所述压缩空气的压力。

在一些实施例的水分检测方法中，所述水分检测系统包括湿度检测仪，所述水分检测方法包括：

所述湿度检测仪实时检测所述空气清洁窗内的所述压缩空气的湿度。

在一些实施例的水分检测方法中，所述水分检测系统包括报警装置，所述水分检测方法还包括：

当所述湿度检测仪检测到所述空气清洁窗内的所述压缩空气的湿度大于第一设定值时，所述报警装置进行报警。

基于本公开提供的水分检测系统，通过在压缩空气管道上加装空气干燥装置，将与水分仪中的光线接触的空气中的水分去除，避免检测结果受空气湿度的影响，从而降低水分仪使用前零点校准的次数。

本公开的水分检测方法具有本公开的水分检测系统的优点。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开一实施例的水分仪检测系统的结构示意图，其示出了水分仪中的光路；

图2为本公开另一个实施例的水分仪检测系统的结构示意图，其示出了湿度检测仪。

图1至图2中，各附图标记分别代表：

1、离轴聚光镜，2、光源灯，3、变焦距聚光灯，4、主探测器，5、辅探测器，6、光束分离器，7、压缩空气管道，8、空气干燥管，9、空气清洁窗，10、待测物料，11、滤光片转盘，12、湿度检测仪。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

本公开实施例提供一种水分仪检测系统，包括水分仪、空气清洁窗9、压缩空气管道7和空气干燥装置。水分仪包括探头，探头包括光源灯2、光束分离装置和探头窗口。光束分离装置接收光源灯2发出的光线，并且将部分光线经探头窗口折射到待测物料10上。空气清洁窗9安装在探头窗口上，并且位于探头窗口和待测物料10之间。空气清洁窗9具有用于引入压缩空气的压缩空气进口和与探头窗口相对的压缩空气出口。压缩空气管道7一端与空气清洁窗9的压缩空气进口连接，压缩空气经由压缩空气管道7被输送进空气清洁窗9中。空气干燥装置安装在压缩空气管道7上。

该水分检测系统在水分仪的外部设置空气清洁窗9、压缩空气管道7和空气干燥装置，有效将检测环境与外部空气隔离，并且有利于降低通入检测环境中的空气的湿度，从而避免光源灯2发出的光线受环境湿度影响，减少检测前水分仪零点校准次数，节省检测时间，提高检测效率。

空气清洁窗9的内壁具有与探头窗口的外壁形状配合的表面。

在一些实施例中，空气干燥装置包括空气干燥管8，空气干燥管8连接于压缩空气管道7上，并且与压缩空气管道7连通。该设置利用空气干燥管8在压缩空气通入空气清洁窗9之前将压缩空气干燥处理，结构简单，节约成本，而且空气干燥管8便于安装和拆卸，有利于设备长时间使用后及时更换。

在一些实施例中，水分检测系统还包括空气压缩装置。空气压缩装置连接在压缩空气管道7的另一端。设置空气压缩装置以在空气清洁窗9内通入压缩空气，有利于在空气清洁窗9内形成气体压力高于外部的检测环境，从而有利于防止水汽、粉尘等通过压缩空气出口进入空气清洁窗9，保证空气清洁窗9不受外部空气环境的污染。

在一些实施例中，水分检测系统还包括清洁窗罩。清洁窗罩安装在空气清洁窗9的压缩空气出口一侧，并且从压缩空气出口向远离压缩空气出口的一侧延伸，用于引导压缩空气出口输出的气流。清洁窗罩的尺寸可以根据空气清洁窗9的尺寸来设置，例如，空气清洁窗9的内壁可以为圆柱面，清洁窗罩可以为圆柱体，其内壁的水平截面的半径可以与空气清洁窗9的内壁的水平截面的半径相同。

该设置结构简单，有利于引导从压缩空气出口输出的气流的流通方向，使压缩空气喷射在待测物料10上，避免外部环境空气中水汽、粉尘等的污染。另外，设置清洁窗罩有利于维持从压缩空气出口喷出的压缩空气的压强，从而减少所需的压缩空气的压力，有利于降低压缩空气的消耗。

在一些实施例中，水分仪包括调压装置，被配置为调节压缩空气的压力，可以将压缩空气的压力增加0.1MPa～0.3MPa。压缩空气经空气干燥管8干燥后气体压力会下降，设置调压装置增加压缩空气的压力，有利于维持压缩空气的压力大于外部环境中空气的压力。

在一些实施例中，水分检测系统还包括湿度检测仪12，其检测端安装在空气清洁窗9内，被配置为检测空气清洁窗9内的压缩空气的湿度。该设置有利于实时检测压缩空气的湿度，有利于使待测物料10周围的环境湿度保持在稳定状态(经检测，湿度基本稳定在2％RH)。

在一些实施例中，水分检测系统还包括报警装置。报警装置与湿度检测仪12信号连接，被配置为根据湿度检测仪12的检测结果进行报警。该设置有利于在压缩空气的湿度较大时及时报警，有利于及时更换空气干燥装置(例如，更换空气干燥管8内的干燥剂)，从而维持水分仪的零点稳定，减少水分仪的零点校准次数。

下面根据图1和图2具体描述本公开实施例的水分检测系统。

在本公开一实施例中，如图1所示，水分检测系统包括水分仪，水分仪包括探头，探头包括光束分离装置，光束分离装置包括：离轴聚光镜1、变焦距聚光灯3、主探测器4、辅探测器5、光束分离器6和滤光片转盘11。光线从光源灯2发出并且发射到离轴聚光镜1上，再由离轴聚光镜1聚集反射到滤光片转盘11，滤光片转盘11将光线脉冲发射到光束分离器6上，光线被光束分离器6分离成两束：一束光线从探头窗口射出，经空气清洁窗9和清洁窗罩(未图示)照射到待测物料10上，再由待测物料10反射回到水分仪的探头的内部，最后经变焦距聚光灯3聚集到主探测器4，以检测其能量值；另一束光线为内部参照光，内部参照光聚焦到辅探测器5，以检测其能量值。

在打开光源灯2之前，空气压缩装置开始向压缩空气管道7通入压缩空气，压缩空气经空气干燥管8干燥后进入到空气清洁窗9中，并且在空气清洁窗9和清洁窗罩内形成高于外部空气的微正压。本实施例中，空气清洁窗9的高度为80mm。压缩空气从压缩空气出口喷出，再由清洁窗罩引导到待测物料10上方。最后调低探头(探头与待测物料10的距离范围为125mm—225mm之间)，使压缩空气喷射在待测物料10上。

在本公开的另一个实施例中，如图2所示，水分检测系统还包括湿度检测仪12。湿度检测仪12的检测端安装在空气清洁窗9内，在水分检测系统的检测过程中实时检测空气清洁窗9内的压缩空气的湿度。水分检测系统还包括报警装置(未图示)，并且报警装置与湿度检测仪信号连接。

本公开实施例还提供一种水分检测方法，包括以下步骤：

打开空气压缩装置，调节空气压力，使压缩空气从压缩空气出口吹出。该步骤有利于压缩空气在压缩空气管道7内经空气干燥装置干燥，有利于在压缩空气进入空气清洁窗9之前降低空气湿度。

将待测物料10放置在压缩空气出口下方，调低探头窗口，使压缩空气吹至待测物料10上。该步骤有利于避免待测物料10周围存在外界环境空气。

待压缩空气吹至待测物料10后调节压缩空气的压力。在有效将外部环境空气隔离的情况下，通过设置清洁窗罩，降低了所需的压缩空气的压力，设置该步骤有利于降低压缩空气压力，节约压缩空气消耗，还有利于避免空气压力过大将待测物料10吹散。

打开光源灯2，使光线穿过在空气清洁窗9内经空气干燥装置干燥后的压缩空气照射在待测物料10上。先通入压缩空气后再打开光源灯，有利于避免光线受外界环境空气湿度的影响。

湿度检测仪12实时检测空气清洁窗9内的压缩空气的湿度。当湿度检测仪12检测到空气清洁窗9内的压缩空气的湿度大于第一设定值时，报警装置进行报警。例如，可以设置第一设定值为2％RH。该步骤有利于实时检测环境湿度，使空气清洁窗9内的环境湿度保持在允许范围内，有利于及时更换空气干燥装置，避免因空气干燥装置失效导致压缩空气的湿度增大而影响水分仪的检测结果。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。

Claims (12)

1.一种水分检测系统，其特征在于，包括：

水分仪，包括探头，所述探头包括光源灯(2)、光束分离装置和探头窗口，所述光束分离装置接收所述光源灯(2)发出的光线，并且将部分所述光线经所述探头窗口折射到待测物料(10)上；

空气清洁窗(9)，所述空气清洁窗(9)安装在所述探头窗口上，并且位于所述探头窗口和所述待测物料(10)之间，所述空气清洁窗(9)具有用于引入压缩空气的压缩空气进口和与所述探头窗口相对的压缩空气出口；

压缩空气管道(7)，所述压缩空气管道(7)一端与所述空气清洁窗(9)的所述压缩空气进口连接，所述压缩空气经由所述压缩空气管道(7)被输送进所述空气清洁窗(9)中；

空气干燥装置，所述空气干燥装置安装在所述压缩空气管道(7)上。

2.根据权利要求1所述的水分检测系统，其特征在于，所述空气干燥装置包括空气干燥管(8)，所述空气干燥管(8)连接于所述压缩空气管道(7)上，并且与所述压缩空气管道(7)连通。

3.根据权利要求1所述的水分检测系统，其特征在于，还包括空气压缩装置，所述空气压缩装置连接在所述压缩空气管道(7)的另一端。

4.根据权利要求1所述的水分检测系统，其特征在于，所述水分检测系统还包括清洁窗罩，所述清洁窗罩安装在所述空气清洁窗(9)的所述压缩空气出口一侧，从所述压缩空气出口向远离所述压缩空气出口的一侧延伸，用于引导所述压缩空气出口输出的气流。

5.根据权利要求1所述的水分检测系统，其特征在于，所述水分仪包括调压装置，所述调压装置被配置为调节所述压缩空气的压力。

6.根据权利要求1所述的水分检测系统，其特征在于，所述水分检测系统还包括湿度检测仪(12)，所述湿度检测仪(12)的检测端安装在所述空气清洁窗(9)内，被配置为检测所述空气清洁窗(9)内的所述压缩空气的湿度。

7.根据权利要求6所述的水分检测系统，其特征在于，所述水分检测系统还包括报警装置，所述报警装置与所述湿度检测仪(12)信号连接，被配置为根据所述湿度检测仪(12)的检测结果进行报警。

8.一种水分检测方法，其特征在于，所述水分检测方法为根据权利要求1-7中任一项所述的水分检测系统的水分检测方法，所述水分检测系统包括空气压缩装置，所述水分检测方法包括：

打开所述空气压缩装置，调节空气压力，使所述压缩空气经由所述压缩空气管道(7)和所述空气干燥装置从所述压缩空气出口吹出；

所述探头检测所述待测物料(10)的水分，包括打开所述光源灯(2)，使所述光线穿过在所述空气清洁窗(9)内的经所述空气干燥装置干燥后的所述压缩空气照射在所述待测物料(10)上。

9.根据权利要求8所述的水分检测方法，其特征在于，包括：

将所述待测物料(10)放置在所述压缩空气出口下方，调低所述探头窗口，使所述压缩空气吹至所述待测物料(10)上。

10.根据权利要求9所述的水分检测方法，其特征在于，包括：待所述压缩空气吹至所述待测物料(10)后调节所述压缩空气的压力。

11.根据权利要求8所述的水分检测方法，其特征在于，所述水分检测系统包括湿度检测仪(12)，所述水分检测方法包括：

所述湿度检测仪(12)实时检测所述空气清洁窗(9)内的所述压缩空气的湿度。

12.根据权利要求11所述的水分检测方法，其特征在于，所述水分检测系统包括报警装置，所述水分检测方法还包括：

当所述湿度检测仪(12)检测到所述空气清洁窗(9)内的所述压缩空气的湿度大于第一设定值时，所述报警装置进行报警。