Feuchtigkeitsdetektion im SWIR

Das nahe Infrarot (NIR) und das kurzwellige Infrarot (SWIR) sind sehr nützlich für die Überwachung des Gehalts und der Gleichmäßigkeit der Feuchtigkeit bei Lebensmitteln und in industriellen Prozessen. Das Wassermolekül verfügt über Schwingungsmuster, die Energie in vielen Wellenlängenbereichen von NIR und SWIR absorbieren. Durch die Bildgebung durch Bandpassfilter, die für diese Wellenlängen selektiv sind (wie der Bereich von 1380 bis 1480 nm), oder auch nur die Beleuchtung mit LEDs in diesen Bereichen können Schwankungen im Feuchtegehalt erkannt werden. So „sehen“ SWIR-Kameras eine ungleichmäßige Feuchteverteilung auf Stoffen in einem Textilfärbeprozess oder auf einer Papierrolle in einer Papierfabrik, aber selbst auf Keksen oder Chips, die auf einem Förderband aus einem Ofen kommen. Die Überwachung des relativen Feuchtegehalts lässt sich mit den Kameras und einem Filter oder selektiven LEDs recht einfach umsetzen. Die Quantifizierung des Feuchtegehalts ist schwieriger, da für zuverlässige Ergebnisse Kalibrierungsziele und strenge Verfahren erforderlich sind.
Wie die Bilder auf dieser Seite zeigen, ist sogar der Unterschied zwischen Öl und Wasser zu „sehen“, wenn sich beide auf einem grauen Stahlhintergrund befinden. Bei der Bildgebung mit sichtbarem Licht reflektieren Öl und Wasser den grauen Hintergrund, während das SWIR-Bild einen starken Kontrast zeigt, da das Wasser auf der SWIR-Kamera schwarz ist. Ebenso ist der Füllstand der Seife in der Waschmittelflasche im SWIR deutlich zu erkennen. Hier durchdringt das Licht den Kunststoff der Flasche und trifft entweder auf die Seife, wo es die Wellenlängen des Wasserbands absorbiert, oder es trifft auf die Luft über der Seife und wird zur Kamera reflektiert, wodurch es im SWIR-Bild heller erscheint.
Für die Überwachung des Feuchtegehalts in der industriellen Bildverarbeitung ist die MVCam von Princeton Infrared Technologies (PIRT) eine ausgezeichnete Wahl. Sie bietet HD-Bildbreite, eine 12-m-Pixelauflösung und 1,3-Megapixelbilder und liefert bis zu 100 Vollbilder pro Sekunde. Die Vis-SWIR-Wellenlängenempfindlichkeit ist über den Bereich von 400 bis 1700 nm (0,4 bis 1,7 Mikrometer) gleichmäßig ohne starke Schwankungen wie bei der kolloidalen Quantenpunkttechnologie (CQD). Diese Schwankungen beeinträchtigen den dynamischen Detektionsbereich und schränken somit den Bereich der auflösbaren Feuchtegehalte ein. Die InGaAs-Detektoren liefern zudem eine viel höhere Quanteneffizienz (QE), wodurch die erforderlichen Beleuchtungsstärken reduziert werden, die Kosten für die Lichtquelle gesenkt werden und die Möglichkeit einer Beschädigung des zu prüfenden Produkts verringert wird.

Für kontinuierliche Produktionslinien ist die LineCam12 eine hervorragende Lösung. Eine Zeilenkamera kann die Beleuchtungsgeometrie vereinfachen. Durch die Verwendung von zwei Zeilenkameras zur Abbildung desselben Punktes auf der Produktionslinie, eine mit einem Wasserfilter, die andere gefiltert für ein Nicht-Wasser-Band, kann eine robuste Lösung für Produktschwankungen implementiert werden, beispielsweise eine Falte im Papier, die einen Schatten wirft, der fälschlicherweise für einen hohen Wasserstand gehalten werden könnte. Wenden Sie sich an das PIRT-Probenlabor, um diese Überlegungen zu besprechen und die besten Produkte für Ihre Anwendung zu finden.

One can even ‘see’ the difference between oil and water while both are on a grey steel background, as illustrated by the images on this page.

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