Вода является уникальным веществом по ряду параметров, в том числе вода отличается аномально высокой диэлектрической проницаемостью, что может быть использовано для определения её количества в смеси с другими веществами.
Диэлектрическая проницаемость – это характеристика материала, которая определяет скорость распространения радиоволн в данном материале. Чем больше диэлектрическая проницаемость, тем медленнее распространяется радиосигнал. Измерив время прохождения радиоволн через материал, и зная толщину материала, можно вычислить его диэлектрическую проницаемость. Большинство материалов в сухом виде имеют диэлектрическую проницаемость от 2 до 5 (безразмерных единиц), в то время как для воды она равна 81. Если какой-либо материал содержит влагу, то в общую диэлектрическую проницаемость внесёт вклад как сам материал, так и вода. Поэтому, по измеренной диэлектрической проницаемости влажного материала можно определить, какую долю смеси составляет материал, а какую влага. На этом факте и основана работа микроволновых влагомеров.
Отметим, что радиоволны проходят через весь слой материала, благодаря чему происходит измерение полной влажности, усреднённой по всему объёму материала. Микроволновая технология позволяет измерять влагу, даже если она сконцентрирована внутри крупных кусков материала. Так же при правильной настройке микроволновая технология может работать в условиях, когда влага неравномерно распределена по толще материала (вертикальная сегрегация, высыхание поверхности и др.). Поэтому микроволновая технология применяется в тех условиях, где неоднородность распределения влажности не позволяет использовать ИК технологию. Наиболее характерны применения микроволновой технологии для угольной промышленности, а также в других производственных процессах, где влага может быть распределена неравномерно.
Современные микроволновые влагомеры достигают точности измерения влажности движущегося материала на конвейере 0,3-0,5%. Совершенствование технологий направлено на увеличение точности и стабильности измерений при изменяющихся параметрах: переменной высоте насыпи, насыпной массе материала, скорости движения, распределении влаги. Для этого оптимизируется конструкция и расположение принимающей и передающих антенн, выбираются оптимальные частоты радиосигнала, повышается чувствительность детекторов, совершенствуются алгоритмы вычисления влажности.
Компания Callidan является ведущим мировым разработчиком и производителем микроволновых влагомеров. В моделях конвейерных влагомеров, разработанных в 2004 году, была внедрена система бесконтактного измерения высоты насыпи материала, транспортируемого по конвейерной ленте. Благодаря этому влагомер становится полностью независимым от изменений в режиме работы конвейера, продолжая осуществлять точные измерения влажности даже при переменной высоте насыпи.
Кроме установки на конвейерную ленту, микроволновые влагомеры могут применяться для измерения влажности продуктов в бункерах и других технологических ёмкостях, спускных желобах, трубах, при винтовой подаче материала и даже непосредственно в технологическом процессе, для чего созданы специальные модификации влагомеров.
Обладая возможностью измерять влагу в объёме вещества, микроволновая технология не может применяться для материалов с высокой проводимостью. Развитие технологий позволило расширить область применения микроволновых влагомеров Calliadan до железных руд, и руд цветных металлов и даже концентратов руд. Единственный материал для которого требуется применять альтернативную технологию – это кокс, для которого применяется нейтронная технология.
