O princípio de funcionamento do humidómetro de infravermelho próximo on-line é baseado nas propriedades de absorção de moléculas de água de comprimentos de onda específicos de luz infravermelha próxima, o processo central envolve a absorção e reflexão da luz, especificamente como segue:

Mecanismo de absorção de luz

Quando a luz infravermelha próxima (comprimento de onda geralmente de 900-1700 nm) é irradiada a substâncias aquíferas, a ligação oxigênio-hidrogênio (O-H) nas moléculas de água absorve fortemente a energia luminosa de comprimentos de onda específicos. Essa absorção segue o princípio da mecânica quântica: quando a energia dos fótons coincide com o nível de energia da vibração molecular, a energia dos fótons é absorvida, levando a moléculas a saltar do nível de baixa energia para o nível de alta energia. A intensidade de absorção é proporcional ao conteúdo de água, isto é, quanto mais água, maior a energia de luz absorvida e menor a energia de luz transmitida ou refletida.

Reflexão de luz e captação de sinais

A luz infravermelha próxima não absorvida é refletida sob a forma de:

Reflexão espelhada: a luz é refletida suavemente da superfície da matéria, não carregando informações de composição e geralmente considerada como interferência de luz dispersa.

Reflexão difusa: Depois que a luz entra no interior da matéria, ela é refletida, refretida e absorvida várias vezes, levando a informação da composição da matéria para a superfície. O umidômetro de infravermelho próximo on-line coleta a luz refletida difusa através de um espelho de foco concavo e é convertido em sinal elétrico por um sensor fotoelétrico.

Processamento de sinal e cálculo de umidade

O instrumento elimina a interferência com a tecnologia de comprimento de onda duplo ou múltiplo:

Medir o comprimento de onda: selecione o comprimento de onda que as moléculas de água absorvam fortemente (por exemplo, 1450 nm).

Comprimento de onda de referência: selecione um comprimento de onda que absorva água extremamente fraca (por exemplo, 1900nm) para compensar o efeito da cor da matéria, tamanho da partícula e outros fatores físicos sobre a luz refletida.

O teor de umidade da substância pode ser calculado com precisão calculando a relação entre a intensidade da luz refletida em dois comprimentos de onda, em combinação com um modelo de calibração pré-estabelecido. O processo é realizado por um circuito integrado que permite medições em tempo real e sem contato.