1、MM710 红外水分仪培训资料北京宇宏泰测控技术有限公司二 OO 四年六月中国总代理：北京宇宏泰测控技术有限公司 第 2 页离轴收集镜光源滤光盘8000rpm分格镜Lapdog 光束分离器基准探测器参考探测器外出光束被收集的光内部参考光束工作原理一：基本测量原理：红外线水分仪是根据 OH 分子键吸收特定波长的红外光能量的原理工作的。水分仪的探头里装有一个石英卤素灯泡, 该灯发出的光线通过光学系统，产生以下波长的红外光束。一种是称为吸收波长：它的能量将被所要求检测物质里的水分子强烈吸收。另一种为参考波长：它的特点为不被检测物质里的水分子吸收，但其他方面（如测量距离、材料颜色等）对它的影响与吸收波
2、长受到的影响相同。红外光束照到物料表面，然后又部分反射回来，通过非常精确地测量吸收波长在被物质成分吸收前后的能量的变化，经过数学函数的计算，得出一个和被测物质水分有一定比例关系的输出信号。二：测量原理图： 光线从预先被校准的石英卤素灯向下，到达离轴聚光镜，聚光镜把光通量提高到最大值。光束再通过一个可达 8000rpm 旋转的滤中国总代理：北京宇宏泰测控技术有限公司 第 3 页内部光检测光 + 内部光基准探测器主探测器光片转盘，被斩成一系列测试波长的红外光脉冲。光束随后到达光分离器，使外光路的一小部分光线均匀地照射到分光器后面的光学系统上，成为内部参考光。本套装置的优点使用双探测器，除可以保证更
3、精确地跟踪内外光束的信息，确保仪器达到高精度各高稳定性外，还可以防止外界干扰光影响基准测量从而干扰测量。穿过分光器的光线被另外一个聚光镜反射并聚焦到辅探测器上。剩余的大部分光则由探头射出，照射在被测产品的表面上。产品吸收一部分后，其余反射回来被一个分瓣式聚光镜所收集。分瓣式聚光镜共分 24 瓣，设计成各瓣反射的红外信号都混合叠加、均匀地分布在主探测器上，确保仪器在很宽的测试高度范围内保持优良性能。采用双探测器运算法，比较各波长的红外光在两个探测器上产生的信号，这种双探测器测量法使仪器的光学特性非常稳定。双探测器的原理：以下为光学设计图：我们能看到：由于采用双探测器，在仪器中把各个波长的红外光在
4、主探测器和辅探测器上产生的信号逐个比较，可以有效地消除仪器本身的各种漂移。通过参考这两个探测器的信号，主探测器输出信号和辅探测器中国总代理：北京宇宏泰测控技术有限公司 第 4 页输出信号的比照，就会输出一个与仪器自身漂移变化无关，仅与产品中被测物质有关的信号。这样使产品的信息长期稳定。这两个探测器经过光谱匹配，具有相同的红外特性和电气特性，而且都安装在相同的热环境中，以确保它们在同一温度条件下工作，以免产生漂移。三：系统配置：3.1:配置设备清单:3.1.1MM710 探头 安装在测量位置检测范围：水分测量范围：050%精度（%绝对值）：0.1%测量波段:：达 10 个（VFS 技术） 探头到
5、产品的额定测量距离：250mm工作距范围：150-350mm （250100mm）采样面积：60mm 圆周响应时间：0.1S-1000S3.1.2操作界面（OIU） 界面方式：触摸屏 LED 背照 LCD 显示，框图屏幕能 力：可显示多达 4 种检测指标，可从网络中 10 个探头中任选安 装：可靠近探头或邻近网络设施，靠最近一个探头/节点可达 2700 米。语 言：中、英文均有，其它可选。电 源：80-264VAC 。功 率：42W系统输出：模拟：4-20mA串行：RS232 和标准 Lonworks。数据通道选择：Devicenet,Profibus,Ethernet,TCP/IP 及其它要
6、求的网络。报警设置：标准的高/低报警继电器，容量：1A/240V3.1.3空气清洁窗中国总代理：北京宇宏泰测控技术有限公司 第 5 页在多粉尘和蒸气环境，以防止污物、灰尘或空气中的其它杂质污染窗口，影响测试的准确性，必须安装空气清洁窗说明：加入的空气须保持干燥、清洁。气压： 0.25MPa 流量：5 升 /分钟四:MM710 的外形图4.1 探头图 1 MM710 探头外形图中国总代理：北京宇宏泰测控技术有限公司 第 6 页4.2. TM710 操作界面外形图图 2 MM710 操作界面外形图中国总代理：北京宇宏泰测控技术有限公司 第 7 页五：单探头系统的电气连接5.1 TM710 系统的部
7、件TM710 系统包括以下各项部件：探头 操作界面 互连电缆由于 TM710 系统是一个网络化系统,所以可以用这些部件灵活地配置出多种形式的系统，以下是配置方式的一部分。5.2 单探头系统图3.1和图3.2是单探头系统的示意图.图3 包括一个操作界面（OIU）和一个探头的单探头系统5.3 电气连接主电源需要通过一个双刀开关或电流断路器这样的隔离开关连接到OIU或探头输出站，这个开关应当安装在OIU或探头输出站附近、容易操作的地方。5.3.1 探头输出站和操作界面主板的对外连接探头通过一条电缆和探头输出站或操作界面主板连接，探头输出站或操作界面提供一系列接线端子和 SDU 及另外的探头输出站或操
8、作界面连接。探头输出站或操作界面内部接线端子接线图如下：中国总代理：北京宇宏泰测控技术有限公司 第 8 页图 4 操作界面和探头输出站的主板和探头、SDU 的内部接线中国总代理：北京宇宏泰测控技术有限公司 第 9 页5.3.2 I/O 接口板的接线I/O 接口板是一块插接在 OIU 或探头输出站主板上的接口电路板，右面是它的接线图。图 5 I/O 接口板的接线中国总代理：北京宇宏泰测控技术有限公司 第 10 页六:水分仪克服环境影响的说明红外线的测水原理是根据水对特定波长的红外线光会产生强烈的吸收，通过测量反射光的能量，就可计算被测物中的水分率。基于其测量原理，同时结合我们冶金企业的工况环境。
9、会出现以下影响其测量精度的因素：1、空气中水蒸汽，2、不规则的物料表面，3、外界光源，4、环境温度，5、环境灰尘。现在我们分别说明一下 NDC 公司的水分仪（ MM710）是怎样克服这些因素的影响。空气中水蒸汽 ：物料中水分及空气中水蒸汽其实它们为不同状态的同一物质，一个为液态，另一个为汽态。同时它们强烈吸收的特定红外线波长（吸收波长）只有非常细小的差别。正因如此，水蒸汽是烧结混合料水分测量的主要干扰源。其它公司的解决方法：采用热风吹扫或用护罩局部加热等方法。但这毕竟不能真正解决问题，因条件的变化将出现测量偏差，所以在该工况环境下无法使用 （国内有很多钢铁公司曾经使用，但由于此原因而被闲置）
10、。MM710 从根本解决这一问题：主要因为 NDC 公司的滤光片的制造精度能达到 1 纳米，完全地分开水的两种状态的特定吸收波长，真正克服空气中水蒸汽对于物料水分测量的绝大部分影响。其具体叙述在我公司资料的第九、十页。NDC 公司拥有世界上最好的滤光片生产设备及检测仪器，其精度都在其他公司 40 倍以上。不规则的物料表面 ：由于圆筒下料器的下料不均匀或配料多少的不同，都会形成料面的不规则。这个也是水分测量的重要干扰源，因为它能影响反射光的能量。它们的解决办法是利用参考波长来消除。因为一个参考波长只能检测某些特定的影响，波长数的多少正是反映其消除影响的能力。所有的红外水分仪中除 MM710 拥有十波长外，其它公司产品均为三波长，消除影响肯定只是片面的。所以三波长的产品是难以满足工艺要求。MM710 不仅利用参考波长来消除影响，同时它的滤光片马达的运转速度可以高达 8000rpm，产生高频检测信号。每秒钟的检测速度在 150 次以上，对于我们低速运行的皮带，其物料是处于一个
