Свет, отражённый от любого предмета, содержит в себе гораздо больше информации, чем может показаться на первый взгляд. В отражённом свете содержатся точные сведения о компонентах, которые составляют материал поверхности. Визуально мы можем различить цвет материала, блеск, текстуру – что уже даёт нам достаточно много сведений о продукте (мы можем определить тип вещества, оценить состав), однако высокоточные измерительные приборы позволяют нам ещё глубже погрузиться в структуру вещества.
Известно, что белый свет может быть разложен в радугу – т.е. он состоит из большого набора элементарных цветов. Обычно мы выделяем семь цветов радуги, но на самом деле в радуге содержится огромное количество различных промежуточных цветов – именно в этом многообразии скрывается ценная информация. Оказывается, каждое вещество отражает лишь часть радужного света, другая же часть поглощается веществом. При этом для каждого вещества характерен свой набор отражённых цветов. Однако невооружённым глазом мы можем увидеть только наиболее яркий из отражённых цветов, а огромная часть информации останется нами незамеченной. Современные приборы позволяют зарегистрировать полную картину отражённых цветов (т.н. спектр), и таким образом появляется возможность определить состав образца вещества только лишь по отражённому свету.
Используя этот подход, возможно определить количественное содержание воды в смеси с другими веществами, что и составляет физическую основу для работы влагомеров.
Для упрощения конструкции вместо системы регистрации всех отражённых цветов влагомер изначально настраивается на анализ нескольких цветов, которые характерны именно для воды. Для этого в конструкции влагомера предусмотрен набор сменяющихся фильтров, которые выбирают необходимые цвета из всего многообразия. Прошедший через фильтр свет направляется на образец материала, а отражённый свет фокусируется на фотодатчик влагомера. Фильтры подобраны специальным образом: они выделяют те цвета, которые сильно поглощаются водой. Таким образом, чем больше влаги содержится в материале, тем слабее приходит отражённый сигнал. Кроме этого в наборе также присутствует один фильтр, который настроен на цвет, который хорошо отражается водой. Сигнал, полученный при использовании этого фильтра, используется для коррекции показаний влагомера: зная сигнал, на который не повлияло поглощение воды можно осуществить компенсацию изменения яркости лампы, налипания пыли и других изменений в конструкции влагомера и окружающей среды.
Дальнейшее совершенствование технологии связано с увеличением стабильности показаний и повышением надёжности работы прибора в любых условиях. Для этого разрабатывают оптимальные фильтры, подбирают алгоритмы для вычисления влажности, строят специальные оптические схемы конструкции прибора. Поэтому опыт производителя имеет большое значение для создания надёжных и достоверных систем измерения влажности. Современные ИК влагомеры работают в непрерывном режиме и способны осуществлять бесконтактное измерение влажности движущихся по конвейеру сыпучих материалов с точностью до 0.1-0.5% в зависимости от сложности задачи.
В заключение отметим, что существует класс задач, для которого ИК технология, несмотря на все свои достоинства, применяться не может. Так как ИК влагомеры работают на отражённом свете, они измеряют только влажности поверхности материала (которая и отражает свет). При этом влажность в толще слоя материала остаётся абсолютно неопределённой. В результате ИК влагомеры неприменимы для условий, когда влажность поверхности сильно отличается от влажности в объёме, например, при вертикальной сегрегации или для больших кусков материала. Для таких задач рекомендуется микроволновая или даже нейтронная технология.
