Izotopy

Mikrofalowy pomiar gęstości (zawartości wody lub suchej masy) polega na „prześwietlaniu” produktu za pomocą mikrofal o częstotliwościach z zakresu 2,7..3,4 GHz. Mikrofale podczas przechodzenia przez medium podlegają zjawiskom tłumienia i przesunięcia fazowego. Na podstawie pomiarów tłumienia i przesunięcia fazowego oraz znanej zależności pomiędzy tymi wielkościami a gęstością, można wyznaczyć żądany parametr medium (tj. gęstość, zawartość wody, zawartość suchej masy). W zależności od zastosowania miernika mikrofalowego, gęstość jest określana na podstawie dwóch wartości lub na podstawie jednej z nich (np. pomiar gęstości cukrzycy jest realizowany tylko w oparciu o pomiar przesunięcia fazowego).

Pomiar izotopowy jest realizowany w oparciu o zjawisko pochłaniania promieniowania przez produkt. Przy stałej odległości źródło-detektor, natężenie promieniowania rejestrowane przez urządzenie jest proporcjonalne do ilości produktu. W skład układu pomiarowego wchodzą m.in. liniowe źródło izotopowe, umieszczane pod przenośnikiem transportowym, oraz detektor, montowany powyżej przenośnika.
Zaletą układu jest możliwość stosowania z praktycznie wszystkimi typami przenośników transportujących produkty sypkie (kubełkowe, celkowe, taśmowe, ślimakowe) oraz instalacja niezależna od konstrukcji przenośnika.

Pomiar zawartości części niepalnych w węglu jest realizowany w oparciu o zjawisko pochłaniania promieniowania jonizującego przenikającego przez produkt. Różne rodzaje promieniowania są pochłaniane inaczej przez produkty o różnych liczbach atomowych, czyli składniki palne i nie palne (tworzące popiół). Przez porównanie pochłaniania różnych typów promieniowania można określić zawartość cząstek popiołowych. Typowy układ pomiarowy wykorzystuje dwa źródła promieniowania, cez C-137 i ameryk Am-241, umieszczone w pojemnikach roboczych. Ponieważ wilgotność węgla ma również wpływ na pomiar, można w razie występowania znaczących zmian wilgotności zastosować mikrofalowy układ kompensacji.

Przedstawiane urządzenia pomiarowe są przeznaczone do bezkontaktowego pomiaru wilgotności (zawartości wody) w produktach sypkich. W zależności od właściwości produktu, są stosowane dwie różne metody pomiarowe: neutronowa oraz mikrofalowa.

W przypadku metody neutronowej pomiar jest realizowany w oparciu o zjawisko spowalniania szybkich neutronów przez atomy wodoru, tworzące cząsteczki wody w mierzonym produkcie. Koncentracja spowolnionych neutronów jest zależna tylko od ilości atomów wodoru i jest proporcjonalna do zawartości wody w produkcie. Układ pomiarowy składa się zawsze z jednostki sterującej, detektora He3 spowolnionych neutronów oraz źródła szybkich neutronów Be-Am,. Źródło neutronowe i detektor są umieszczone w jednej obudowie i tworzą sondę pomiarową. Najczęściej stosowany jest układ pomiarowy z sondą zainstalowaną wewnątrz zbiornika, w rurze osłonowej. Warunkiem prawidłowego pomiaru jest zachowanie minimalnej ilości materiału w zbiorniku tak, aby sonda pomiarowa przez cały czas była otoczona produktem. Metoda neutronowa nadaje się do pomiaru produktów, które w swoim składzie chemicznym nie zawierają atomów wodoru lub cząstek wody.

W metodzie mikrofalowej pomiar jest realizowany w oparciu o zjawiska tłumienia amplitudy i przesunięcia fazy mikrofal przenikających przez produkt. Na podstawie obu tych wielkości urządzenie oblicza zawartość wody w mierzonej substancji. Układ pomiarowy składa się zawsze z jednostki sterującej, anteny nadawczej i odbiorczej oraz kabli łączących wysokiej częstotliwości,. Dodatkowo układ może być wyposażony w izotopowy układ kompensacji gęstości.
Najczęściej jest stosowany układ pomiarowy dla produktu na taśmociągu. Anteny są montowane nad i pod taśmociągiem tak, że prześwietlają transportowany materiał. W razie zastosowania izotopowego układu korekcji gęstości, detektor promieniowania jest montowany nad, a pojemnik ochronny ze źródłem - pod taśmociągiem.
Mikrofalowy pomiar wilgotności może być stosowany do produktów nieprzewodzących.

Pomiar zawartości nie spalonego węgla w popiele jest realizowany w oparciu o zjawiska tłumienia amplitudy i przesunięcia fazy mikrofal przenikających przez popiół. Na podstawie wartości amplitudy i przesunięcia fazy dla wszystkich częstotliwości pomiarowych jest generowany sygnał proporcjonalny do zawartości cząsteczek węgla. Pomiar jest realizowany w komorze, która cyklicznie napełnia się i opróżnia. Anteny nadawcza i odbiorcza są zamontowane naprzeciw siebie i prześwietlają popiół znajdujący się w komorze. Dodatkowo miernik może być wyposażony w izotopowy układ kompensacji zmian gęstości popiołu, umieszczony również przy komorze pomiarowej.