一种撮铲式水分快速测定仪

　　1　引　　言

　　随着科学技术的发展和生活水平的提高,粮食、种子、医药、化工、食品等物料的小包装越来越多。水分含量直接影响小包装件的安全储藏和贸易定级,因此,储藏、贸易过程中的水分检测十分重要。长期以来,小包装物料的水分含量一般依靠水搓嘴咬凭经验判断,误差很大,极不可靠,致使大量小包装粮食、种子、药材在储藏和运输过程中霉烂变质,造成巨额损失。传统的水分检测采用烘干失重法,这种方法耗时费电,只能在实验室中使用,不能满足现场水分快速检测的需要,而且损坏样品。然而,许多种子、药品价格较贵,需要在不损耗样品的前提下获知其准确的水分含量。80年代以来,电测法水分快速检测技术发展较快,但普遍存在测量误差大、重复性差等问题,很难得到有关行业的认可。近年来,许多行业的生产、经营、储藏和管理部门纷纷呼吁尽快研制可靠性高、准确性好、使用方便、易于携带的水分快速测定仪器。

　　为此,作者研究了含水介质在无线电频率范围内的导电特性,发现了含水介质的导电浴盆效应,提出了一种新的水分快速检测方法〔1〕,据此研制的智能撮铲式水分快速测定仪,可以对少量试料进行现场水分快速测定,其测量误差≤0.3%,重复性优于0.2%,一次测量只需二、三秒钟。

　　2　水分快速测定仪的测量原理

　　完全干燥的粮食、种子、油料等介质可视为绝缘体,其直流电阻趋于无穷大。水分含量在正常范围内的各种粮食、种子、油料等介质,绝大部分比容积直流电阻均在1GΩ/cm3以上。直流电导法检测水分含量存在检测信号微弱、受干扰因素多,测量误差大等问题。电容法水分快速测定仪受测量品种的非线性影响较大〔2〕,且只宜于测量水分含量较低的介质。本文介绍的撮铲式水分快速测定仪通过检测高频阻抗间接测定含水介质的水分含量。

　　2.1　含水介质的交流导电特性

　　含水介质的水分含量与其中的离子数量成正比,导电能力与水分含量成正比。设外施正弦交变电场为

　　在外施正弦交变电场的作用下,含水介质将产生下列不同性质的导电电流〔1〕:

　　(1)充电电流I·d:包括真空位移电流和瞬时位移极化电流,它取决于含水介质的成分、形状和几何尺寸。瞬时充电电流的相位超前外施电场90°。

　　(2)吸收电流I·a:因含水介质在外施电场激励下发生松弛极化而产生的电流。吸收电流包括实部(有功)分量和虚部(无功)分量。

　　(3)电导电流I·R:因含水介质体积阻抗而产生的电流。电导电流的变化与外施电场的变化同相。

　　(4)表面电流I·S:因含水介质表面阻抗而产生的电流。表面电流的变化与外施电场的变化同相。