Độ ẩm là một thành phần luôn thay đổi trong nguyên liệu thô trong quá trình sản xuất và bảo quản cho nhiều ngành công nghiệp sản xuất và việc đo lường và kiểm soát độ ẩm chính xác ngày càng trở nên quan trọng. Các xét nghiệm trong phòng thí nghiệm thường được coi là chính xác nhất. Bài viết này sẽ chỉ ra những hạn chế của chúng đối với việc kiểm soát độ ẩm theo thời gian thực và tại sao việc đo lường trực tuyến là cần thiết.

Nhiều quy trình công nghiệp trộn các nguyên liệu thô theo trọng lượng hoặc tỉ lệ cần phải đạt được sự cân bằng chính xác của các thành phần khô để thu được sản phẩm cho các quy trình sản xuất lập đi lập lại. Bất kỳ hàm lượng độ ẩm nào cũng sẽ gây ra vấn đề nếu không bù đắp trọng lượng của nước.

Một ví dụ về điều này là 1000kg vật liệu ướt ở độ ẩm 10% chỉ chứa 909 kg vật liệu khô thực tế với 91 kg nước.

Hình 1: Ví dụ cho thấy việc lấy mẫu vẫn sẽ có nhiều sai sót  

Nếu quy trình thời gian thực được hiển thị trong Hình 1 được kiểm tra bằng cách thu thập mẫu tại ba điểm được đánh dấu, thì chúng sẽ có độ ẩm trung bình là 14%, như được hiển thị bởi đường trên cùng.

Nếu cùng một quy trình được tính trung bình bằng cách sử dụng dữ liệu từ phép đo liên tục, điều này cho thấy độ ẩm của đợt là 12%, chênh lệch 2% so với độ ẩm được tính toán trong phòng thí nghiệm.

Khi điều này được áp dụng cho một quy trình, ngay cả khi độ ẩm được kiểm tra nhiều lần trong ngày, vẫn sẽ có một lượng nước không xác định do lỗi lấy mẫu này dẫn đến kết quả không mong muốn trong sản phẩm cuối cùng.

Cảm biến đo độ ẩm online

Có thể tránh được điều này bằng cách sử dụng cảm biến online được lắp đặt và vận hành chính xác cao để liên tục đo vật liệu nơi cần kiểm soát. Sau đó, phần mềm điều khiển có thể được viết để tự động bù đắp cho quá trình khi độ ẩm thay đổi.

Bất kỳ thiết bị nào được lắp đặt phải được hiệu chuẩn chính xác với vật liệu trong quá trình để đạt được kết quả tốt nhất và chính xác nhất. Việc lắp đặt bất kỳ cảm biến độ ẩm nào sau khi hoàn thành việc lắp đặt cuối cùng là tốt nhất, vì bất kỳ thay đổi nào trong vị trí của cảm biến có thể ảnh hưởng đến việc đo lường.

Quy trình hiệu chuẩn bao gồm việc lấy mẫu từ dòng vật liệu ngay phía dưới hoặc sau khi cảm biến được lắp đặt, đồng thời ghi lại giá trị trung bình của cảm biến. Mẫu vật liệu phải được kiểm tra bằng phương pháp thử nghiệm độ ẩm tiêu chuẩn của phòng thí nghiệm, và kết quả này phải khớp với kết quả đã ghi lại.

Sau khi thu được nhiều kết quả, có thể xác định mối quan hệ giữa chúng bằng các kỹ thuật toán học.

Công nghệ cảm biến

Hình 2: Công nghệ kỹ thuật số Hydronix

Cảm biến công nghệ cũ sử dụng kỹ thuật vi sóng điện trở, điện dung hoặc analog có hiệu chuẩn không tuyến tính, vì vậy đồ thị biểu diễn giá trị cảm biến so với sự thay đổi độ ẩm có một đường cong được đánh dấu là ‘Công nghệ analog cũ’ trong Hình 2.

Mối quan hệ không tuyến tính có định nghĩa toán học phức tạp hơn. Mối quan hệ này phải được quản lý bằng cách sử dụng quy trình hiệu chuẩn rất phức tạp với nhiều kết quả mẫu và phần mềm phù hợp đường cong hoặc giả định về tính tuyến tính, dẫn đến các lỗi được chỉ ra bởi vùng tô bóng trong Hình 2.

Ngoài ra, còn có một điểm tối đa ở trên nơi đường cong phẳng ra, cho thấy cảm biến có độ nhạy thấp hơn nhiều và không thể phản ứng với bất kỳ độ ẩm nào vượt quá điểm này.

Mối quan hệ tuyến tính giữa độ ẩm và giá trị cảm biến cho phép hiệu chuẩn đơn giản hơn nhiều. Các kết quả mẫu theo một đường thẳng cho phép sử dụng phép tính độ lợi/bù trừ tiêu chuẩn thường được biểu thị dưới dạng y=Bx+C (trong đó B là độ lợi và C là bù trừ), được hiển thị là ‘Công nghệ kỹ thuật số Hydronix’ trong Hình 2.

Đo lường kỹ thuật số

Các cảm biến sử dụng kỹ thuật đo lường số có đầu ra tuyến tính tự nhiên, điều này cho phép cảm biến đọc trực tiếp và tỉ lệ thuận với hàm lượng độ ẩm. Phương pháp này cho phép hệ thống đạt được hiệu chuẩn tối ưu chỉ với vài điểm.

Với phương pháp đo lường tuyến tính, có thể đạt được hiệu chuẩn chỉ với hai điểm. Như đã được chứng minh, vẫn có khả năng xuất hiện sai số trong việc lấy mẫu và thử nghiệm tại phòng thí nghiệm cho mỗi điểm. Quan trọng là thu thập các mẫu và giá trị cảm biến tương ứng với một phạm vi rộng nhất có thể giữa các mẫu có hàm lượng độ ẩm thấp và cao để có kết quả chính xác.

Trong Hình 3, tất cả các mẫu đều có sai số 0.3% so với độ ẩm thực tế. Bằng cách sử dụng các mẫu có độ ẩm thấp và cao với một phạm vi rộng hơn (được thể hiện bằng màu xanh), ảnh hưởng của các sai số được giảm đi. Điều này tạo ra một đường hiệu chuẩn chính xác hơn nhiều so với việc sử dụng các mẫu gần nhau (được thể hiện bằng màu đỏ).

Hình 3: Tầm quan trọng của phạm vi các điểm hiệu chuẩn

Trong các ứng dụng thực tế, việc tốt nhất là thêm nhiều mẫu, giảm thiểu sai số từ việc chỉ sử dụng một bộ mẫu nhỏ. Như Hình 4 cho thấy, bằng cách sử dụng cảm biến tuyến tính và một công thức toán học đơn giản, có thể tạo ra một đường thẳng phù hợp nhất, giảm thiểu ảnh hưởng của các sai số từ từng điểm cụ thể.

Hình 4: Sử dụng số lượng mẫu lớn hơn để tăng độ chính xác

Các cảm biến của Hydronix sử dụng kỹ thuật đo lường đa tần số kỹ thuật số, mang lại đo lường tuyến tính, trong đó giá trị cảm biến và nồng độ nước có mối liên hệ tỉ lệ thuận trực tiếp. Phương pháp này cho phép cảm biến có độ chính xác cao hơn trong toàn bộ dải độ ẩm và được hiệu chuẩn một cách chính xác hơn, loại bỏ nhu cầu hiệu chuẩn lại sau khi đưa vào vận hành.

Hydronix được đại diện bởi một mạng lưới các kỹ sư chuyên gia địa phương tại hơn 80 quốc gia trên toàn thế giới, nói ngôn ngữ của bạn.

Cuối cùng, bài viết này đã phân tích được các mặt lợi ích khi sử dụng các thiết bị đo độ ẩm online của nhà Hydronix. Hy vọng quý khách hàng có thể hiểu hơn về các thiết bị này để lựa chọn sao cho phù hợp với nhu cầu của mình. Nếu cần hỗ trợ hay tư vấn hãy liên hệ ngay với Datapak theo địa chỉ bên dưới nhé!

>>>Xem thêm: 

CẢM BIẾN HYDRONIX TRONG NGÀNH SẢN XUẤT BÊ TÔNG

KIỂM SOÁT ĐỘ ẨM TRONG SẢN XUẤT GẠO – HYDRONIX