摘 要：紅外水分儀是一種在線非接觸式物料水分檢測儀。該產(chǎn)品適用于冶金、煤炭、化工、化纖、造紙、煙草、食品、建筑等多個(gè)行業(yè)，能對生產(chǎn)線上各個(gè)工藝點(diǎn)的水分值進(jìn)快速準(zhǔn)確測量，減少人工采樣化驗(yàn)，有利于水分?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、分析，并為生產(chǎn)工作起指導(dǎo)性作用。本文主要分析了紅外水分儀在卷煙生產(chǎn)在線校準(zhǔn)中的影響因素，期望能夠?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)提供一些理論性指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：卷煙生產(chǎn)；紅外水分儀；在線校準(zhǔn)

1 紅外水分儀原理

紅外水分儀主要是水對一些特定波長的紅外光表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸收特性，當(dāng)用這些特定波長的紅外光照射物料時(shí)，物料中所含的水就會(huì)吸收部分紅外光的能量，含水越多吸收也越多，因此可測量反射光的減少量計(jì)算物料的水分。光線路徑原理圖如下：

煙草中常用的紅外水分儀主要用來在線測量煙葉、煙絲中的含水率，用來保證后續(xù)生產(chǎn)流程中的加水加蒸氣問題。因?yàn)闊煵葜械牡乃趾恐苯佑绊懳?，所以能否精確的知道含水量直接影響后期的口感。雖然說在線水分儀能精確測量，但是零點(diǎn)的漂移直接影響測量結(jié)果，所以后期的校準(zhǔn)十分重要。

2 卷煙生產(chǎn)中紅外水分儀在線校準(zhǔn)的影響因素

目前，煙草使用的重要校準(zhǔn)是烘干法--檢驗(yàn)室，需要人去現(xiàn)場在生產(chǎn)穩(wěn)定的情況下取煙葉或煙絲，用密封袋帶到化驗(yàn)室，再用烘干的方法得到定量煙葉中的含水率，再去對比在線紅外水分儀的的數(shù)據(jù)，若有偏差以化驗(yàn)室數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，通過修改在線水分儀的零點(diǎn)來校準(zhǔn)在線紅外水儀。如何保證取來的煙葉或煙絲的水分是正確的呢？影響它的因素有哪些？下面我們進(jìn)行討論：

2.1 取樣的手法、時(shí)機(jī)和流程

按照要求，取樣時(shí)必要在生產(chǎn)狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)，就是要求水分的波動(dòng)不能過大，要求水分儀在取樣時(shí)間內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)偏差越小越好，像烘絲、加香等水分比較穩(wěn)定的工位，偏差必須小于0.3%，以保證取得樣品能真實(shí)的代表整個(gè)通過物料的情況。

在取樣時(shí)要求在水分儀取樣時(shí)間內(nèi)均勻抓取物料表面部分，要抓取光斑所照區(qū)域的下游，也就是物料通過的部分，因?yàn)樵谶@個(gè)區(qū)域才是水分儀采樣的區(qū)域。

為了獲取更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為了消除由于偶然因素影響水分儀校準(zhǔn)，每次取樣要求數(shù)量為6份，每份的抓取的人員固定，方法一致，取樣時(shí)間段相等，在最大限度的減小誤差，消除由于差異造成的誤差。

2.2 物料狀況

由于紅外水分儀的原理，一些特定波長的紅外光表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸收特性，當(dāng)用這些特定波長的紅外光照射物料時(shí)，物料中所含的水就會(huì)吸收部分紅外光的能量，含水越多吸收也越多，因此可測量反射光的減少量計(jì)算物料的水分。正式利用物料的反射來計(jì)算物料中的水分，所以物料的顏色對水分儀的影響很大，因?yàn)閬砹系臒熑~或煙絲每批次存在一定的色澤差，這將對測量帶來比較大的麻煩。由于圓筒下的料器的下料不均勻或配料多少的不同，都會(huì)形成料面的不規(guī)則.這歌也是水分測量的重要干擾源，因?yàn)樗苡绊懛瓷涔獾哪芰俊Ｋ员M量保證煙葉的一致性，還有上游生產(chǎn)工藝的一致性。

2.3 樣品送化驗(yàn)室的過程

在抓取時(shí)需要快速，準(zhǔn)確的抓取光斑找過部分，盡量的抓取表面物料，并快速的將煙葉或煙絲放進(jìn)袋子中，迅速密封，快速送到化驗(yàn)室。在這個(gè)過程中要減少時(shí)間，并盡量排空袋子的空氣，避免水分的流失，影響測量結(jié)果。

2.4 外界的光照狀況

紅外水分儀是利用對光的檢測來計(jì)算水分的，所以周圍的光照程度對水分儀的影響也不能忽視。在我們的使用環(huán)境中，有著點(diǎn)光源（燈泡等）或直射光源（太陽光）的存在，從而影響紅外線光的反射能量，造成測量誤差。

常用的解決爆發(fā)是加護(hù)罩遮攔，避開蓋位置。當(dāng)然水分儀自身的設(shè)計(jì)上也采取了多項(xiàng)措施來解決這個(gè)問題。如在探測器上鍍膜，或加窄帶濾光片，有效濾除其它波長的光，減少外界干擾。

作為生產(chǎn)現(xiàn)場，盡量保證光照的一致性，如果在更換環(huán)境照明設(shè)備的情況下，需要在第一時(shí)間取樣進(jìn)行烘箱比對，確保水分儀測量的精度。

2.5 環(huán)境溫濕度、灰塵

工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境一般都比較惡劣，存在溫度的變化，和灰塵的干擾。環(huán)境溫度的變化將會(huì)使探測器產(chǎn)生微小變化，同時(shí)影響光能收集的準(zhǔn)確度而產(chǎn)生測量誤差。水分儀自身的設(shè)計(jì)上采用雙探測器技術(shù)解決，最大限度的提高測量精度。

物料中水分及空氣匯總水蒸氣其實(shí)它們?yōu)椴煌瑺顟B(tài)的同一物質(zhì)，一個(gè)為液態(tài)，另一個(gè)為汽態(tài)。同時(shí)它們強(qiáng)烈吸收的特定紅外線波長只有非常細(xì)小的差別，正因?yàn)槿绱耍魵馐菬Y(jié)混合料水分測量的主要干擾源。而且在生產(chǎn)現(xiàn)場特別是回潮加料出口處，水蒸氣比較大，有時(shí)候會(huì)把整個(gè)探頭都淹沒，所以對預(yù)防水蒸氣要及時(shí)，一般采用熱風(fēng)吹掃局部加熱的方法或利用壓縮空氣吹掃，持續(xù)的吹掃，保證測量范圍內(nèi)的環(huán)境干凈干燥。

我們的生產(chǎn)工段環(huán)境多灰，特別是在煙葉的前期處理階段，由于煙葉比較干燥，所以處理時(shí)灰塵比較大，這樣會(huì)對紅外水分儀造成較大的影響，所以我們一般采用空氣清潔窗來抑制灰塵在鏡頭的積垢。持續(xù)的壓空來吹走灰塵，保證鏡頭的干凈，空氣清潔窗的原理是將空氣加入其窗內(nèi)，而使其內(nèi)產(chǎn)生持續(xù)正壓力來組織灰塵等污染在鏡頭上附著。

2.6 天氣狀況

由于水分儀的測量原理，環(huán)境的溫濕度變化能干擾探頭對光能的吸收。而天氣狀況可以直接影響環(huán)境的溫濕度，進(jìn)而影響水分儀的測量精度。

一般在換季的時(shí)候水分儀的測量常常會(huì)出現(xiàn)偏差，在氣溫波動(dòng)比較大的時(shí)節(jié)，水分儀的測量也會(huì)出現(xiàn)比較大的波動(dòng)。所以針對此現(xiàn)象，我們應(yīng)該提前做好準(zhǔn)備，必要的時(shí)候可以多取樣，多進(jìn)行烘箱實(shí)驗(yàn)比對，保證在線水分儀的測量精度。

2.7 檢測人員的熟練程度

檢驗(yàn)室做烘箱來驗(yàn)證水分，是目前通用的辦法，而且也是煙草驗(yàn)證水分的國標(biāo)。但是因?yàn)樗幸惶撞僮鞣椒ǎ煌娜巳プ?，如果不?yán)格按照流程來操作，就可能對結(jié)果有比較大的影響。要求檢驗(yàn)者對煙葉進(jìn)行剪碎，每份稱重的量要比較接近，放置烘箱的時(shí)間要嚴(yán)格按照規(guī)定等。這個(gè)環(huán)節(jié)對檢驗(yàn)人員的熟練性操作要求高，一致性性要求高。

以上就是我們對紅外水分儀測量精度影響因素的全面分析涉及到取樣的手法、時(shí)機(jī)和流程；物料狀況；樣品送化驗(yàn)室的過程；外界的光照狀況；環(huán)境溫濕度、灰塵；天氣狀況；檢測人員的熟練程度等。雖然我們涉及到了方方面面，但是還有一些可能是我們沒有辦法預(yù)測和發(fā)現(xiàn)的，比如周邊設(shè)備的干擾，設(shè)備老化多造成的衰減等等。但是我們可以去發(fā)現(xiàn)去研究，在細(xì)心耐心的工作中發(fā)現(xiàn)那些潛在的因素，把他們發(fā)掘出來，再一步提高紅外水分儀的測量精度，以確保生產(chǎn)的要求。

作者簡介

雷剛，男，漢族，陜西寶雞人，本科，助理工程師。