在线近红外水分仪工作原理：物质如何“吸收”与“反射”光

更新时间：2025-11-04

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　　在线近红外水分仪的工作原理基于水分子对特定波长近红外光的吸收特性，其核心过程涉及光的吸收与反射，具体如下：

　　光的吸收机制

　　当近红外光（波长通常为900-1700nm）照射到含水物质时，水分子中的氧-氢键（O-H）会强烈吸收特定波长的光能。这种吸收遵循量子力学原理：光子能量与分子振动能级匹配时，光子能量被吸收，导致分子从低能级跃迁至高能级。吸收强度与水分含量成正比，即水分越多，吸收的光能越强，透射或反射的光能越弱。

　　光的反射与信号采集

　　未被吸收的近红外光会发生反射，其形式包括：

　　镜面反射：光从物质表面平滑反射，不携带成分信息，通常被视为杂散光干扰。

　　漫反射：光进入物质内部后，经多次反射、折射和吸收，最终携带物质成分信息从表面散射而出。在线近红外水分仪通过凹面聚焦镜收集漫反射光，并由光电传感器转换为电信号。

　　信号处理与水分计算

　　仪器采用双波长或多波长技术消除干扰：

　　测量波长：选择水分子强烈吸收的波长（如1450nm）。

　　参比波长：选择水吸收极弱的波长（如1900nm），用于补偿物质颜色、粒度等物理因素对反射光的影响。

　　通过计算两波长反射光强度的比值，结合预先建立的校准模型，即可精确推算出物质的水分含量。该过程由内置电路完成，实现实时、非接触测量。