水分含量測定儀通過不同技術路徑,基于物質的物理或化學特性差異,實現對樣品中水分含量的精準檢測,常見類型及運作邏輯如下:
1. 加熱減重類(如鹵素加熱式、紅外加熱式)
這類儀器的核心邏輯是 “去除水分后通過重量差計算",具體過程為:
第一步:將待檢測樣品均勻放置在儀器的稱量盤中,儀器先精準測量樣品的初始總重量(包含樣品干物質與水分)。
第二步:通過內置的加熱源(如鹵素燈、紅外燈管)對樣品進行穩定、可控的加熱,加熱過程中樣品中的水分會逐漸蒸發為氣態,并通過通風系統排出儀器外部。
第三步:儀器內置的高精度稱重傳感器會實時監測樣品重量的變化,直到樣品重量不再減少(此時可認為樣品中的水分已基本蒸發全)。
第四步:儀器自動計算 “初始重量" 與 “最終干物質重量" 的差值,該差值即為樣品中水分的重量,再結合預設的計算邏輯(如水分重量 / 初始重量 ×100%),得出樣品的水分含量百分比。
2. 卡爾費休類(化學反應型)
這類儀器基于特定化學反應的 “定量對應關系" 實現檢測,核心過程如下:
第一步:將樣品(固體需溶解、液體可直接加入)加入到含有卡爾費休試劑的反應池中,試劑中的碘、二氧化硫、吡啶(或其他替代堿)與樣品中的水分會發生特定的化學反應(反應式固定,水分與碘的消耗比例為 1:1)。
第二步:儀器通過電極持續監測反應池內的電學特性(如電位),初始階段由于水分存在,試劑中的碘會優先與水分反應而被消耗,電極檢測不到游離碘;當樣品中的水分反應后,試劑中開始出現游離碘,此時電極的電位會發生突變。
第三步:儀器記錄從反應開始到電位突變時,所消耗的卡爾費休試劑的體積(或質量),再結合試劑的濃度(已知每毫升 / 克試劑可與多少毫克水分反應),通過固定公式計算出樣品中水分的具體含量。
3. 電容 / 電阻類(電學特性感應型)
這類儀器利用 “水分含量與物質電學性質的關聯" 進行檢測,運作方式為:
第一步:將樣品放入儀器的檢測探頭(或樣品槽)中,探頭的兩個電極會與樣品接觸,形成一個電容(或電阻)回路。
第二步:物質的電容值(或電阻值)會隨含水量變化而顯著改變 —— 例如,多數樣品含水量越高,導電性越強,電阻值越低;同時,水分的介電常數與干物質差異大,含水量變化會直接影響電容值。
第三步:儀器內置的電路會檢測這個電容(或電阻)信號,并將其轉化為電信號,再與儀器中預設的 “水分含量 - 電學信號" 校準曲線進行比對。
第四步:通過校準曲線的對應關系,儀器直接輸出樣品的水分含量數值,這類方式通常適用于谷物、飼料等均勻固體樣品的快速檢測。
4. 近紅外光譜類(光學特性分析型)
這類儀器基于 “水分對特定波長光的吸收特性" 實現檢測,核心邏輯是:
第一步:儀器的光源發出包含近紅外波段(通常為 1200-1900nm)的光,該光會穿透或反射過待檢測樣品。
第二步:樣品中的水分分子對近紅外光中的特定波長(如 1450nm、1940nm)具有強烈的吸收作用,且吸收強度與水分含量呈正相關 —— 水分越多,特定波長的光被吸收的比例越高。
第三步:儀器的檢測器接收經過樣品后的光信號,將其轉化為光譜數據,再通過內置的算法(結合預先建立的樣品校準模型)對光譜數據進行分析,提取出與水分相關的特征信息。
第四步:根據特征信息與水分含量的對應關系,儀器快速計算并顯示樣品的水分含量,這種方式無需破壞樣品、檢測速度快,常用于生產線的在線實時監測。
綜上,不同類型的水分含量測定儀,本質是通過捕捉 “水分蒸發后的重量變化"“水分與試劑的反應量"“水分對電學特性的影響"“水分對光的吸收程度" 等信號,經計算或比對后,最終得到樣品的水分含量結果。