Principes de deux techniques de mesure différentes pour la détermination de l'humidité
Avant de décrire les différentes mesures d’humidité, il est important de définir la teneur en humidité. La teneur en humidité est généralement exprimée en pourcentage en poids du produit total (base humide) ou du produit sec (base sèche).
Teneur en humidité sur base humide : M=100 x (poids humide - poids sec) / poids humide
Teneur en humidité sur base sèche : M=100 x (poids humide - poids sec) / poids sec
Selon la formule ci-dessus, la teneur en humidité de la base humide ne peut pas dépasser 100 pour cent. L'humidité de la base sèche peut dépasser 100 pour cent et constitue une fonction non linéaire. La teneur en humidité peut être déterminée par un certain nombre de techniques. Ceux-ci peuvent être divisés en deux catégories principales, les mesures primaires et secondaires.
I. Techniques diélectriques radiofréquence
Cette méthode repose sur une constante diélectrique élevée de l’eau par rapport à la plupart des solides.
Un certain nombre de techniques ont été développées pour déterminer le diélectrique, notamment la réflectométrie RF, micro-ondes et dans le domaine temporel. Afin de mesurer la constante diélectrique relative d'un matériau, celui-ci doit être couplé électriquement à un circuit de détection. Cela peut être réalisé en plaçant le matériau entre deux électrodes parallèles, mais cela ne facilite pas les applications en ligne. Si le circuit de détection fonctionne en RF, il est facile de propager l'énergie RF à travers le matériau et ainsi de se coupler au produit sans contact physique. Les électrodes planaires de champ marginal fournissent une structure de mesure unilatérale avec moins d'impact sur le processus.
L'analogue électrique d'un produit solide est un condensateur en parallèle avec la conductivité de fuite. Ces composants sont affectés par l’humidité, mais la constante diélectrique est très prévisible, alors que le facteur de perte ne l’est pas. Les composants combinés représentent une impédance complexe qui peut être facilement mesurée, mais elle peut être affectée par des variables autres que l'humidité.
Les véritables humidimètres diélectriques sont rares car la plupart des instruments bon marché ne tentent pas de séparer les composants diélectriques et les composants de perte. Les instruments les moins coûteux tentent peu ou pas de mesurer l'impédance combinée avec une stabilité et une répétabilité à long terme.
C'est une mesure pénétrante et peut mesurer des produits non homogènes.
Il possède une grande zone de mesure qui fournit une humidité moyenne globale plus représentative du produit.
Elle est relativement peu coûteuse par rapport aux autres technologies en ligne.
Il est très fiable et robuste, sans pièces mobiles susceptibles de s’user ou de se casser.
Une variété de capteurs mécaniques sont conçus pour s'adapter à un large éventail de conditions de processus et peuvent être utilisés dans des environnements à haute température.
II. Technologie infrarouge
La technologie de réflectance proche infrarouge (NIR ou IR) est une technologie largement utilisée pour les tests d'humidité en ligne. Une grande partie de sa popularité est due à sa facilité d’utilisation.
Une source de lumière (généralement une ampoule halogène à quartz) est collimatée et filtrée à une longueur d'onde spécifique. Un filtre monté sur une roue rotative découpe la lumière en une série d'impulsions d'une longueur d'onde spécifique. Le faisceau lumineux filtré est dirigé sur la surface du produit à mesurer. Une partie de la lumière est réfléchie vers le détecteur (généralement du sulfure de plomb). Une longueur d’onde spécifique de lumière est absorbée par l’eau. Si le filtre est sélectionné de manière à ce qu'une longueur d'onde soit absorbée par l'eau (le faisceau échantillon) et qu'une longueur d'onde ne soit pas affectée par l'eau (le faisceau de référence), le rapport d'amplitude des deux longueurs d'onde réfléchies sera proportionnel à la quantité de de l'eau dans l'eau.
Facile à appliquer. Généralement monté de 6 à 10 pouces au-dessus du produit. Les variations modérées de hauteur du produit ont peu ou pas d’effet sur la mesure.
Une petite zone de mesure ponctuelle combinée à un cadre de numérisation fournit un profil de produit.
Des longueurs d'onde spécifiques peuvent être sélectionnées pour mesurer des variables autres que l'humidité.
