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近红外雷竞技仪

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近红外雷竞技雷竞技网站基于光学物理, 把雷竞技这个物理量通过近红外光谱的非接触检测然后转换成电信号。光波是电磁波的一种, 物质在电磁波的照射下主要遵循以下基本原理: 吸收性: 每种物质都能吸收电磁波; 选择性: 一种分子能吸收一种或几种波长的电磁波, 而对其它波长的电磁波不吸收; 灵敏度: 一种分子能吸收几种波长, 但对不同波长的电磁波其吸收灵敏度是不同的。因此,根据以上特点, 不同牌号的丝, 当含水率相同时, 其吸收电磁波的能量会有所不同( 图1) 。
两个不同牌号但含水率相同的丝在10~25m的近红外光谱照射下能量吸收曲线图。从图1可以看出, 145m和194m是被水
吸收的两个特征波长, 但其吸收电磁波的能量是不同的。因此, 红外雷竞技仪必须使用实物进行定标, 才能得到不同牌号的丝含水率的测量曲线,而实物定标则涉及到动态取样、零位和斜率的回归分析、一介滤波系统的阻尼设置。回归分析功能嵌入在雷竞技仪中, 只要在雷竞技仪的人机界面输入标准值和雷竞技仪的显示值, 就能自动计算出零位和斜率; 动态取样的方法对雷竞技仪的定标效率和样本的度影响很大, 而阻尼系数的正确设置对雷竞技仪抑制干扰和测量有着重要意义。
因此对红外雷竞技仪的动态取样、阻尼系数的设置进行了分析。
1 动态取样零平衡时间法
通常, 动态取样是在雷竞技仪的探头下取n个样本, 并同时读取雷竞技仪的显示值, 然后把每个样本分成m个子样, 用烘箱法或更精度的快速雷竞技仪得到m个子样的平均含水率, m个子样的平均含水率就是某个样本的含水率, 也称为雷竞技标准值。如果子样的总量占样本总量的百分比不是足够大, 当样本的物料含水率离散度又较大时, 子样的含水率平均值就不能真实地反映该样本的含水率。为了地得到样本含水率, 通常在取样后, 将物料平衡24h以上, 再对物料的含水率进行检测。这样虽然提了度, 但平衡所需的时间贻误了对雷竞技仪进行校准的时间, 降低了工作效率。为了达到快速校准雷竞技仪的目的, 就必须缩短样本含水率的平衡时间。
动态取样零平衡时间法: 采样时严格控制每个样本的总量, 即m个子样量的和大于或等于样本总量的95%, 这样m个子样的含水率平均值就能真实地反映样本的含水率( 图2)
2 一阶测试系统的分析
  的测试系统是零阶系统, 无论输入怎样变化, 输出均能跟随其变化, 不产生任何失真和延迟。为了抑制频干扰, 就必须采用一阶测试系统( 图3) 。一阶测试系统的频率响应函数
[ 1_2]
:
H( j ) =
1
1+ j RC
幅频特性: A=
1
1+ (2fRC)
2
相频特性: (f )= - arctg(2fRC)
一阶测试系统在正弦的激励下, 相频和幅频特性见图4。由响应函数和图4可以看出:( 1) 当f= 0时, 于是A= 1, ( f) =0, 信号无衰
减地通过, 所以可认为是不失真的传输系统。
( 2) 当f= f
0=
1
2RC
时, 于是A=
1
2
, ( f) =
-
4
, f
0就是一阶系统的截止频率, 改变RC就可以改变此频率。RC是时间常数, 也称阻尼系数。
( 3) 当f  时, 于是A0, ( f) -
2
, 一阶
测试系统起积分作用, 输出相位滞后输入相位红外雷竞技仪就是一阶测试系统, 目前使用的雷竞技仪输入信号的处理流程有两种( 图5) 。由图5( a) 可以看出, 取样时, 定标平均值取样器不通过一阶数字滤波系统, 而含水率显示值通过一阶数字滤波系统。因此这种输入信号处理流程的雷竞技仪可能会出现以下情况: 当RC较大时, f0 就会变小, 定标平均值采样器的读数, 而雷竞技仪显示值由于一阶滤波系统的延时和衰减作用, 总与采样器的读数不一致, 因此就会出现雷竞技仪定标, 但在实际使用中输出信号和显示始终不
的问题。判断雷竞技仪与否取决于输出信号和显示, 而不是定标平均值采样器。因此雷竞技仪的输出信号和显示不, 就说明雷竞技仪测量不。
图5( b) 中, 由于一阶滤波系统在前面, 在定标建立回归曲线时会对由滤波器产生的衰减进行适当的补偿, 而采样器和显示器在同一个位置,它们的读数不会产生差异, 始终是同步的。因此这种输入信号的处理流程比较合理。
3 阻尼值的校准
无论一阶滤波器放在前面还是后面, 都要设置一个正确的阻尼值, 目的是提红外雷竞技仪的抗干扰能力和测量的性。目前阻尼值的设置没有标准, 都是凭经验, 因此红外雷竞技仪的使用中就存在一些问题, 如烘梗丝出口的雷竞技仪输出曲线波动很大, 这是烘梗丝设备和操作上的问题, 还是干扰噪声使雷竞技仪输出产生的波动? 如果是雷竞技仪的问题, 往往期望通过增大雷竞技仪的阻尼值,使梗丝雷竞技仪的输出曲线平稳。但是由于没有设置阻尼值的标准, 在很多情况下是通过盲目增大阻尼值来解决雷竞技仪输出曲线波动大的问题。
阻尼值设置也称为阻尼值校准, 其方法是: 在现场对物料连续取n个样本, 并同时读出与之对应的雷竞技仪的显示值。然后分别计算出n个样本含水率的标准偏差和雷竞技仪显示值的标准偏差, 样本的含水率标准偏差反映了仪器输入信号的变化情况(物料含水率的变化), 而雷竞技仪显示值的标准偏差则反映了仪器输出信号的变化情况。当两个标准偏差接近时, 说明雷竞技仪阻尼值的设置能使输出信号的变化较好地响应输入信号的变化, 或者说雷竞技仪的显示和输出信号能真实地反映物料含水率的波动情况。
当样本标准偏差明显大于雷竞技仪读数标准偏差R时, 说明红外雷竞技仪的阻尼系数偏大, 造成输出信号延时, 输出信号不能跟上输入信号的变化, 此时要调小阻尼系数。
当样本标准偏差S 明显小于雷竞技仪读数标准偏差R时, 说明红外雷竞技仪的阻尼系数偏小,输入信号中的频干扰馈送给了输出信号, 此时要增大阻尼系数。当两个标准偏差误差较大时, 可以通过下式计算新的阻尼系数:
D.FN=
R
S
D.FO
式中:D.FN
  红外雷竞技仪新阻尼系数; D.FO  红外雷竞技仪原阻尼系数;R
  由n个样本对应的红外雷竞技仪读数计算得到的标准偏差;
S
  由n个样本计算得到的标准偏差。
4 结语
在线红外雷竞技仪属于非接触式测量仪器, 使用中不能仅停留在对测量曲线零位和斜率的回归分析上, 还应重视动态取样时的效率和性, 而且对于红外雷竞技仪测量性的控制应及时迅速。另外, 阻尼值的设置不能仅凭经验, 而应与标准进行比较, 使阻尼值起到抑制频干扰和提雷竞技仪测量度的作用。

 

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