W Chinach, z powodu niedoskonałych metod wykrywania wody, dziesiątki miliardów kilogramów ziarna są zepsute podczas przechowywania i transportu z powodu nadmiernej zawartości wilgoci, powodując ogromne straty. Dlatego wilgotność ziarna zawsze była bardzo ważnym wskaźnikiem jakości kontrolowanym przez sektor zbóż w kraju i za granicą.
Woda w ziarnie dzieli się na wodę wolną (woda bezpłatna) i wodę łączoną (woda krystaliczna) zgodnie z właściwościami fizycznymi. Wolna woda to woda skraplana w naczyniach włosowatych i międzycząsteczkowych przestrzeniach wewnątrz ziaren ziarna poprzez fizyczną adsorpcję: związana woda to woda, która jest adsorbowana w komórkach ziarna i strukturach molekularnych ziarna poprzez działanie chemiczne. Wolna woda ma ogólne właściwości zwykłej wody i ma istotny wpływ na jakość ziarna. Wilgotność ziarna odnosi się do zawartości wolnej wody.
Istnieją bezpośrednie i pośrednie metody wykrywania wilgoci.
Bezpośrednią metodą jest bezpośrednie usunięcie wilgoci w ziarnie za pomocą metod suszenia lub metod chemicznych i wykrycie bezwzględnej zawartości wilgoci w próbce. Ta metoda ma wysoką dokładność wykrywania, ale jest czasochłonna i nie nadaje się do wykrywania online.
Pośrednią metodą jest określenie zawartości wody w substancji przez wykrycie fizycznej wielkości (takiej jak przewodność elektryczna, stała dielektryczna itp.) Substancji. Takie metody są na ogół szybkie, łatwe do wdrożenia w sieciowym wykrywaniu i mają dobre perspektywy rozwoju i wykorzystania.
Technologia pomiaru wilgotności ziarna metodą pośrednią
Miernik wilgotności typu przewodności został zaprojektowany w oparciu o zasadę, że przewodność lub rezystancja DC obiektu zmienia się wraz z zawartością wody i wykrywa zawartość wody w obiekcie na podstawie zmiany przewodności. Zaletą jest to, że mechanizm jest prosty, szybkość reakcji jest szybka, a koszt niski. Wadą jest to, że generalnie konieczne jest zmielenie ziarna i wciśnięcie go w opornik o stałym rozmiarze i kształcie. Stan w tym czasie wpłynie również na dokładność wykrywania.
Metodę pojemnościową zaprojektowano z wykorzystaniem różnicy stałej dielektrycznej różnych substancji. W temperaturze pokojowej stała dielektryczna wody jest większa niż innych substancji (woda wynosi 81, a ziarno około 2 do 5). Wraz ze wzrostem zawartości wody w substancji rośnie również stała dielektryczna. Dlatego w przypadku wykrycia stałej dielektrycznej substancji można obliczyć zawartość wilgoci w substancji. W zależności od mierzonej substancji struktura elektrody kondensatora jest również inna. Istnieją głównie struktury elektrod, takie jak płaska płyta i cylinder. Metoda pojemnościowa wykorzystuje wykrywanie bezdotykowe, które ma wysoką niezawodność, prostą i ekonomiczną oraz łatwą konserwację. Można go używać do inspekcji online i nadaje się do wykrywania wysokiej zawartości wody. Wady to wiele czynników wpływających i złożone dane. Spośród mierników wilgotności ziarna w byłym Związku Radzieckim 43% wykryto metodą pojemnościową. Obecnie dokładność wykrywania może osiągnąć 0,5%, a czas wykrywania jest krótszy niż 5 minut.
Podstawą teoretyczną miernika wilgotności absorpcji w podczerwieni jest prawo Beera. Wilgoć ma silne pasmo absorpcyjne dla długiego promieniowania podczerwonego na wysokości 1,649 m lub 1,94 / zm. Ponieważ zawartość wody w substancji jest inna, energia pochłonięta dla określonej długości fali promieniowania jest również inna. Dopóki mierzona jest absorbancja, można określić zawartość wody. Konkretne metody obejmują metodę odbicia, metodę projekcji i rodzaj kompozytu projekcji refleksyjnej. Używany do wykrywania wilgoci w żywności jest głównie odblaskowy. Ma zalety braku kontaktu, dużej prędkości, ciągłego wykrywania, dużego zasięgu wykrywania, wysokiej dokładności, dobrej stabilności itp. I może mierzyć wilgotność materiałów przewodzących z najwyższą dokładnością 0,1%; wadą jest to, że wpływa na nią kształt, gęstość i grubość próbki. I z innymi efektami trudno jest wykryć wewnętrzną wilgotność substancji, a cena sprzętu jest stosunkowo wysoka.
Metoda mikrofalowa wykorzystuje energię o ultrawysokiej częstotliwości do obliczenia wartości wilgotności poprzez zmianę strat energii generowanych przez próbkę. Woda ma szczególnie wysoką stałą dielektryczną w porównaniu do ziarna, a maksymalne straty dielektryczne występują w zakresie UHF. Jego zaletą jest pomiar bezdotykowy, który może wykryć bezwzględną wartość zawartości wilgoci i może stale wykrywać online. Wadą jest to, że ze względu na kształt, gęstość, grubość itp. Struktura przyrządu jest złożona, a cena jest wysoka.
Wilgotnościomierz neutronowy działa na zasadzie rozproszenia molekularnego. Wykorzystując źródło neutronów zdolne do emitowania szybkich neutronów, emitowane szybkie neutrony spotykają się z materiałem zawierającym jądra wodoru i zderzają się ze sobą, aby zwolnić do wolnych neutronów. Zgodnie ze zmierzoną gęstością powolnych neutronów można poznać całkowitą ilość wodoru do obliczenia zawartości wody w substancji. Jest to bardziej zaawansowany wykrywacz wilgoci on-line, który może dokładnie wykrywać bez uszkadzania struktury materiału i wpływu na normalne działanie materiału. Wilgotnościomierz neutronowy ma wady ręcznej kalibracji i niestabilnego rozpraszania wodoru.