红外水分仪是在称重传感器单元的结构基础上, 加入红外线加热单元而组成。通过称量单元测得物体的初始质量, 然后物体在红外线加热后失重, 再通过称量单元测得物体蒸发掉水分后的质量, 从而最终获得样品含水量数据。由于不同种类称重传感器单元的结构和原理的差异, 直接影响到测量数据的准确性。

电子称重传感器一般分为应变片式和电磁力平衡式, 前者适用于精度较差的低档水分仪, 后者适用于一般精度或较高精度的水分仪。2.DHS16( 20) - A 多功能红外水分仪

2.1 原理及功能

上海精密科学仪器有限公司开发生产的DHS16( 20) - A 多功能红外水分仪, 是在单片微机的控制下, 采用电磁力平衡技术和红外加热技术设计而成。DHS16( 20) - A 多功能红外水分仪最大秤量为100g, 实际标尺分度值( 精度) 为0.001g, 温控调节精度为±1℃, 水分测量可读性为0.01%, 水分测量重复性为0.2%, 最高加热温度达160℃( DHS16- A) 或200℃( DHS20- A) , 以±1℃可调.此水分仪体积小巧,功能完善, 使用方便, 坚固耐用。它不但有秤量校准, 温度、时间设定, 手动、自动加热选择, 显示参数可调等多种功能, 而且配上RS232 接口的打印机与电脑连接可输出八种参数, 还有四种输出模式选定。因此, 该水分仪广泛应用于各领域的实验室和日常进货检验及过程控制。

2.2 设计的关键及优势

在设计开发中, 我们主要解决了水分仪热温度的变化对电子天平读数精度的影响这一技术关键与难点。由于水分仪是在秤量传感器单元( 整个秤量单元实际上是一台电子天平) 的结构基础上, 溶入红外线加热单元而组成。因此水分仪的加热部分是必不可少的。但当加热部分开始工作时, 产生的热量会直接影响到电子天平的零点漂移和感量漂移, 天平的精度与性能随之下降。经过反复研究决定在设计中从三个关键口入手。其一, 硬件模拟线路中增加了反馈补偿量。其二, 软件程序设计中处理好全量程跟踪与水分蒸发测试的矛盾。其三, 在加热部分与天平部分间考虑设计了隔热和散热措施。最后, 这一加热过程影响仪器性能的矛盾得到了较好地解决。在设计开发中, 我们也考虑到实现水分仪小型化的优美联体设计。总体结构将水分仪的整个秤量单元和红外线加热单元有机联体。我们不但从外型上联体, 而且从内部结构上联体。比如, 加热温度控制调节设计中, 充分利用软件功能, 尽量减少硬件线路, 并且温控调节与电子天平的秤量控制采用同一片单片微机89C51RC 处理, 这样不但有利于仪器的体积小型化, 而且仪器的稳定可靠性也得到进一步提高。DHS16 ( 20) - A 多功能红外水分仪的电原理框图如下:2.3 与进口仪器的比较从下面的表格中可以知道, DHS16( 20) - A 多功能红外水分仪的技术指标与国外同类产品不相上下。而销售价却不到国外同类产品的1/2, 其性价比非常之高。

3.操作使用的关键

规范的操作, 特别是对高精度和高灵敏度的计量测试仪器来说, 读数准确性是至关重要的。红外水分仪也不例外。由上所述, 红外水分仪的称重单元实际上是一台精密的电子天平。因此, 第一关于使用电子天平的一些注意事项, 特别是使用前要预热、校准、快速及轻放被测物这几点都要一一遵守。第二, 被测物要均匀平铺于秤盘上, 颗粒过大的被测物要先用粉碎机处理。否则不利于水分的充分蒸发, 从而影响了含水量的读数。第三, 比较同一被测物的含水量时, 不但要设定同样的温度和时间加热, 而且要将红外水分仪冷却至同样的起始温度开始加热。如果能遵守以上几点来操作, 从理论上讲, 水分测量重复性甚至可为零。对烘箱干燥法的老用户, 可用标准含水量的样品, 设定与烘箱干燥法同样的加热温度, 用全自动时间加热档, 记下到达标准值的加热时间, 从而编制出可行的、经济的、准确的检验工艺。使用红外水分仪, 其物体含水量测定时间可从烘箱干燥法几小时, 缩短到几分钟。

四、结论

以上从几个方面探讨了物质中水分含量的测定, 现归纳为如下几点:

1.单一产品的单位在选择测定方法时, 如若不是石油化工行业中含水量特低的产品, 优选的方案是红外水分仪器。特别是作为过程控制, 既经济又准确。

2.综合实验单位( 仲裁机构) 购置一台红外水分仪足以覆盖医药、食品、烟草、粮食、化工等行业的大部分产品。目前国产仪器就其质量、可靠性等诸多方面绝不逊色于进口产品, 两台的价格远小于进口仪器一台的价格。值得注意的是, 必须购买有计量器具制造许可证的仪器, 买着放心, 用着放心。

3.DHS16 ( 20) - A 多功能红外水分仪目前在国内的同类产品中质量是上乘的, 性价比较佳, 返修率也是较低的。

4.用户编制出可行的、经济的、准确的检验工艺。使用红外水分仪, 其物体含水量测定时间可从烘箱干燥法的几小时, 缩短到几分钟。