GXH紅外氣體分析儀

1、GXH系列產(chǎn)品知識(shí)研發(fā)中心 鄭軍培訓(xùn)內(nèi)容1 產(chǎn)品概述2 主要技術(shù)特性3 工作原理4 儀器的分析部分5 儀器的電子部分6 儀器的使用和維護(hù)7 儀器的故障分析與排除1 產(chǎn)品概述 我公司的紅外線氣體分析器是采用不分光紅外物理方法連續(xù)測(cè)量的流程儀器。 儀器能連續(xù)自動(dòng)測(cè)量、指示、記錄流程中CO、CO2、CH4、SO2和NO等待測(cè)氣體的體積濃度。廣泛應(yīng)用于石油、化工、化肥、空分、冶金、建材、電廠、輕工、制藥、環(huán)保監(jiān)測(cè)和科研等領(lǐng)域。 公司生產(chǎn)和銷售的GXH系列產(chǎn)品主要有GXH-101、GXH-102、GXH-103、GXH-104Ex、PA100-GXH、PA100-GXH(A)、PA200-GXH、PA2

2、00-GXH(A)、PA300-GXHEx、PA200-GXH+O2、PA200-GXH(II)+O2、PA200-GXH(W)等。 目前GXH-101至GXH-104Ex已基本停產(chǎn)，主要產(chǎn)品為PA200-GXH、PA200-GXH+O2和PA300-GXHEx。目前BO2000-GXH已經(jīng)完成開(kāi)發(fā)，正在進(jìn)行產(chǎn)品樣機(jī)鑒定。2 主要技術(shù)特征2.1 最小量程2.2 零點(diǎn)量程漂移2.3 線性誤差2.4 重復(fù)性誤差2.1 最小量程序號(hào)測(cè)量對(duì)象最小量程GXH-101PA200-GXHPA200-GXH+O2PA200-GXH(II)+O2GXH-103PA100-GXHPA100-GXH(A)PA300

3、-GXHExPA200-GXH(A)PA200-GXH(W)1CO010010-6020010-6020010-62CO202010-6010010-6010010-60510-63CH4010010-6020010-6020010-64SO2010010-6030010-65NO030010-6060010-66NH3050010-6060010-67O203%03%注 1：PA200GXHO2型儀器可同時(shí)測(cè)量?jī)煞N組份，但其中一種組份必須是O2。注 2：PA200GXH(II)+O2型儀器可同時(shí)測(cè)量任意兩種紅外組份和一組O2組份。2.2 零點(diǎn)量程漂移型號(hào)規(guī)格零點(diǎn)量程漂移GXH-101CO2:

4、量程5010-63d 不超過(guò)滿量程的2CO、CH4:量程20010-6其余量程3d 不超過(guò)滿量程的1GXH-102、 GXH-103、 GXH-104Ex、 PA100-GXH、PA100-GXH（A）3d 不超過(guò)滿量程的2PA200-GXHCO2：量程5010-63d 不超過(guò)滿量程的2CO、CH4、NO、SO2:量程20010-6其余量程3d 不超過(guò)滿量程的1PA200-GXH+O2O23d 不超過(guò)滿量程的3其余測(cè)量對(duì)象時(shí)，與 PA200-GXH 相同PA300-GXHExPA200-GXH（A）PA200-GXH（II）+O2CO2:量程20010-63d 不超過(guò)滿量程的2CO、SO2、C

5、H4:量程50010-6NO、NH3：量程100010-6其余量程3d 不超過(guò)滿量程的1O23d 不超過(guò)滿量程的3PA200-GXH（W）CO2：量程5010-63d 不超過(guò)滿量程的22.3 線性誤差型號(hào)規(guī)格線性誤差GXH-101 、PA200-GXH、PA200-GXH+O2不超過(guò)滿量程的1GXH-102、GXH-103、GXH-104Ex、PA100-GXH、PA100-GXH（A） 、PA300-GXHEx 、PA200-GXH（A） 、PA200-GXH（W） 、PA200-GXH（II）+O2不超過(guò)滿量程的2注：只對(duì)第一檔量程進(jìn)行線性誤差試驗(yàn)，對(duì)于多量程儀器，在第一檔量程的線性試驗(yàn)合

6、格后，對(duì)其余各檔的中點(diǎn) 進(jìn)行調(diào)整，并檢查各檔的零點(diǎn)轉(zhuǎn)換誤差不超過(guò)量程的0.4。2.4 重復(fù)性誤差型號(hào)規(guī)格重復(fù) 性誤差GXH-101、PA200-GXH不大于 0.5GXH-102、GXH-103、GXH-104Ex、PA100-GXH、PA100-GXH（A） 、PA300-GXHEx、PA200-GXH（A） 、PA200-GXH（II）+O2不大于 1PA200-GXH+O2O2：不大于 1其余測(cè)量對(duì)象：不大于 0.5PA200-GXH（W）不大于 13 工作原理3.1光譜的劃分3.2氣體對(duì)紅外線的吸收3.3紅外分析器的工作原理3.1光譜的劃分一般情況下，各種光波按如下劃分：紫外光 可見(jiàn)光

7、 紅外光 微波 中波 長(zhǎng)波波長(zhǎng)（）0.38um0.78um1000um15cm2km 從光譜的分布來(lái)看，紅外線光譜的波長(zhǎng)范圍只是整個(gè)光譜中的一小段，但是由于該儀器的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)以及它的測(cè)量組分決定了真正使用的波長(zhǎng)范圍是2.5um-12um。紅外線具有以下特點(diǎn)：n紅外光屬于熱輻射n紅外光易于檢測(cè)n受熱物體是紅外輻射源3.2氣體對(duì)紅外線的吸收 總的說(shuō)來(lái)，單元素氣體分子如N2、Ar等不吸收紅外光，多元素氣體分子（也稱極性分子）如CO2、CO等對(duì)紅外線輻射進(jìn)行選擇性吸收，即不同的多元素氣體分子吸收不同波長(zhǎng)的紅外光，這也是紅外線氣體分析器能夠正常工作的重要前提。3.3紅外分析器的工作原理 紅外線氣體分析器

8、主要分為分析部分和電子部分，其中，分析部分一般由三大部件組成：u一個(gè)能發(fā)出特定紅外波長(zhǎng)的紅外輻射源-光源；u一個(gè)由參比氣室和分析氣室組成的測(cè)量池；u一個(gè)能檢測(cè)紅外輻射并將紅外輻射的能量變化轉(zhuǎn)換成電量變化的接收器 由紅外光源發(fā)出二束能量相等的按照一定頻率進(jìn)行調(diào)制的平行光束分別通過(guò)參比氣室和分析氣室后，由于分析氣室中的被測(cè)氣體對(duì)紅外線的吸收，使原來(lái)能量相等的二束紅外線產(chǎn)生了能量差，然后又分別進(jìn)入接收器的參比接收室和測(cè)量接收室。再通過(guò)薄膜電容器將紅外線能量的變化轉(zhuǎn)化成電量的變化，最后通過(guò)電氣部件的放大整流處理，儀器就能輸出一個(gè)與被測(cè)氣體濃度變化相對(duì)應(yīng)的信號(hào)供指示或控制。4 儀器的分析部分4.1 GX

9、H-101型分析部分4.2 GXH-103型分析部分4.1 GXH-101型分析部分上圖中： 使用該類型分析部分的產(chǎn)品有GXH-101、PA200-GXH、PA200-GXH+O2、PA200-GXH（W）等。4.2 GXH-103型分析部分上圖中： 使用該類型分析部分的產(chǎn)品有GXH-102、GXH-103、PA100-GXH、PA100-GXH(A)、PA300-GXHEx、PA200-GXH(II)+O2和BO2000-GXH等。5 儀器的電子部分5.1 前置放大器5.2 電器單元電路5.3 相敏整流器5.4 控制單元電路5.1 前置放大器 前置放大器采用三級(jí)直接放大電路，輸入級(jí)采用輸入阻

10、抗較高的低噪音結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管2N4339，末級(jí)為一射級(jí)輸出器。放大器的閉環(huán)增益約為50倍與5倍兩檔，根據(jù)被測(cè)氣體濃度的高低改變插接片S1Brv的位置可選擇合適的增益。下圖是該電路的簡(jiǎn)化電路：GXH-101型前置放大器在前置放大器的生產(chǎn)和使用中應(yīng)注意：1、生產(chǎn)時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確無(wú)誤地焊接好各個(gè)器件，焊好后應(yīng)注意檢查有無(wú)短路等現(xiàn)象，放大電阻的阻值是否正確等；2、當(dāng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)波形不正確時(shí)可以對(duì)照工藝進(jìn)行排除；3、檢驗(yàn)合格的前置放大器應(yīng)保存在干燥塔內(nèi)待用。5.2 電器單元電路 它是由信號(hào)放大部分、電源部分、溫控部分、報(bào)警部分組成。 紅外組分信號(hào)放大部分將前置放大器輸出的交流信號(hào)進(jìn)行交流放大、帶通濾波（中心頻率12.

11、5Hz）、整流、濾波、直流放大，將測(cè)量信號(hào)變成0.20.9V后輸入到控制單元。 電源部分提供儀器所需的+5V、+15V、-15V、+18V、+12V、+168V電源。 溫控部分對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行放大后輸入給控制單元，并對(duì)加熱器進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。 報(bào)警部分輸出報(bào)警開(kāi)關(guān)信號(hào)。 注：氧組分信號(hào)放大部分將氧傳感器輸出的信號(hào)放大、濾波，將測(cè)量信號(hào)變成0.051.5V范圍內(nèi)后輸入到控制單元在電器單元的生產(chǎn)和使用中應(yīng)注意：1、要確保焊接好后的電路板無(wú)短路等故障；2、如發(fā)現(xiàn)某個(gè)功能模塊無(wú)法工作，應(yīng)首先檢查電源是否都正常，然后檢查模塊的輸入和輸出，直至發(fā)現(xiàn)故障原因；3、電器單元上有220VAC，在使用中禁止在帶電情況下

12、接觸220VAC區(qū)域，另外，T3的外殼是168VDC，也應(yīng)避免接觸。5.3 相敏整流電路在相敏板生產(chǎn)和使用中應(yīng)注意：1、CD4013屬于易損壞器件，如相敏板工作不正常，應(yīng)考慮更換CD4013；5.4 控制單元電路 控制單元主要由微處理器、顯示、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)/模轉(zhuǎn)換、溫度與報(bào)警控制等幾部分電路，其功能示意圖如下：微處理系統(tǒng)操作鍵盤高精度ADC圖形點(diǎn)陣LCD溫度與報(bào)警控制電路高精度DAC在控制單元生產(chǎn)和使用中應(yīng)注意：1、由于控制單元器件引腳間距較小，因此在焊接中應(yīng)注意避免短路等故障；2、在寫程序時(shí)應(yīng)將撥碼開(kāi)關(guān)W1撥至斷開(kāi)狀態(tài)，程序?qū)懲旰?，?yīng)立即將撥碼開(kāi)關(guān)W1撥至接通狀態(tài)；3、如控制單元程序下載正

13、常，工作時(shí)無(wú)顯示應(yīng)可以考慮更換D6、D11和D14等器件；4、如控制單元發(fā)生初始化失敗等現(xiàn)象，可以考慮更換D11；5、在控制單元應(yīng)用于除紅外分析器之外的分析器時(shí)，可以考慮將溫度信號(hào)測(cè)量線路中的電容更換為1K 的電阻，可以解決溫度不穩(wěn)的現(xiàn)象；6、信號(hào)輸入的幅值應(yīng)限定在02.5VDC范圍內(nèi)，尤其是不能有負(fù)信號(hào)輸入，以免損壞AD7714。6 儀器的使用和維護(hù)6.1 儀器的啟動(dòng)和預(yù)熱6.2 儀器光欄調(diào)整和相位調(diào)節(jié)6.3 儀器零點(diǎn)調(diào)整6.4 儀器終點(diǎn)調(diào)整6.5 儀器的維護(hù)6.1 儀器的啟動(dòng)和預(yù)熱 接通電源即可使儀器啟動(dòng)，投入運(yùn)行，顯示器顯示出測(cè)量值，這時(shí)不要對(duì)儀器進(jìn)行任何調(diào)整，對(duì)儀器的調(diào)整應(yīng)在預(yù)熱12h

14、以后進(jìn)行。6.2 儀器光欄調(diào)整和相位調(diào)節(jié) 光欄調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)紅外輻射參比光路和測(cè)量光路的光路平衡，可通過(guò)光源光欄粗調(diào)螺釘ST6和光源光欄微調(diào)螺釘ST7來(lái)實(shí)現(xiàn)。相位調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)切光片對(duì)參比光路和測(cè)量光路進(jìn)行反相調(diào)制時(shí)的切光相位，可通過(guò)相位調(diào)節(jié)螺釘ST8來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ST6在儀器的內(nèi)側(cè)，ST7和ST8在儀器的外側(cè)，在進(jìn)行光欄調(diào)節(jié)和相位調(diào)節(jié)時(shí)，因儀器是處于運(yùn)行狀態(tài)，操作者必須十分細(xì)心并且對(duì)可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)很熟悉，千萬(wàn)不能觸及輻射源供電電纜，前置放大器的插頭座、測(cè)量池的加熱裝置和接收器的加熱裝置等。光欄調(diào)節(jié)和相位調(diào)節(jié)的具體方法如下： 打開(kāi)機(jī)箱門，將零點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)氣通入儀器，電器單元上撥碼開(kāi)關(guān)S2接通N位置，調(diào)節(jié)

15、電器單元上零點(diǎn)電位器RP2，使儀器電器單元輸出的信號(hào)為0V左右（out處外接儀表顯示）。 電氣零點(diǎn)調(diào)好后，將S2接通M位置，調(diào)節(jié)光欄粗調(diào)螺釘ST6，光欄細(xì)調(diào)螺釘ST7，使儀器電氣單元輸出的指示值為0V左右（out處外接儀表顯示）。 再將S2接通A位置，調(diào)節(jié)光源上螺釘ST8，使儀器電氣單元輸出的指示值為最?。╫ut處外接儀表顯示）。 將通入儀器的零點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)氣改換成終點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)氣，S2接通M位置，調(diào)節(jié)相位調(diào)節(jié)電路板上RP1電位器，使電器單元輸出的指示值為最大值（out處外接儀表顯示）。 重新通入零點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)氣，按和的方法再次調(diào)整，反復(fù)多次，直到將S2接通M位置時(shí)電氣單元輸出的指示值為0V左右（out處外接儀

16、表顯示），而切換到A位置時(shí)器電氣單元輸出的指示值為最小（out處外接儀表顯示，越小越好）。這時(shí)說(shuō)明光欄調(diào)節(jié)和相位調(diào)節(jié)基本調(diào)好。 光欄調(diào)節(jié)和切光相位調(diào)節(jié)完成后將S2接通M位置，關(guān)閉分析機(jī)箱門。 光欄調(diào)節(jié)和相位調(diào)節(jié)在儀器出廠前都進(jìn)行過(guò)仔細(xì)的調(diào)整，一般不需調(diào)整。對(duì)于正常使用的儀器，在第一次調(diào)整后也不需要在以后的使用中再次進(jìn)行調(diào)整。必須調(diào)整時(shí)，應(yīng)達(dá)到熱平衡后進(jìn)行。 首先將電器單元上S2置N位置，調(diào)節(jié)電位器RP2使電器單元輸出的指示值為0.2V左右，然后將S2置M位置。 光欄調(diào)節(jié)通過(guò)調(diào)節(jié)光源上的光欄調(diào)節(jié)螺釘S10來(lái)實(shí)現(xiàn)。調(diào)節(jié)時(shí)，向儀器內(nèi)通入零點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)氣，順時(shí)針或反時(shí)針?lè)较蛘{(diào)整光欄調(diào)節(jié)螺釘，使儀器電氣單元輸

17、出的指示值為0.2V左右。這時(shí)說(shuō)明儀器的光路已調(diào)整平衡。在進(jìn)行光欄調(diào)節(jié)時(shí)，因儀器是處于運(yùn)行狀態(tài)，操作者必須十分細(xì)心并且對(duì)可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)很熟悉，千萬(wàn)不能觸及輻射源供電電纜，前置放大器的插頭座。6.3 儀器零點(diǎn)調(diào)整 當(dāng)預(yù)熱時(shí)間足夠時(shí)，在連續(xù)向儀器內(nèi)通入零點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)氣的情況下，調(diào)整電氣單元上零點(diǎn)調(diào)節(jié)電位器RP2，使儀器電氣單元輸出的指示值為0.2V左右。但在第一次調(diào)整時(shí)，由于運(yùn)輸過(guò)中的震蕩，可能會(huì)使某些螺釘松動(dòng)或者通過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后引起較大的漂移的情況下，在調(diào)整儀器的零點(diǎn)之前，應(yīng)首先調(diào)整儀器光路的平衡,然后再進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整。6.4 儀器終點(diǎn)調(diào)整n儀器中心頻率調(diào)整 向儀器內(nèi)通入流量恒定的量程終點(diǎn)值的標(biāo)準(zhǔn)氣，待指

18、示穩(wěn)定后，調(diào)整相敏板上電位器RP1和電氣單元上電位器RP1，使儀器的指示值為最大。儀器出廠前都進(jìn)行過(guò)仔細(xì)的調(diào)整，用戶一般不需調(diào)整。n注：不帶相敏板的儀器只需要調(diào)節(jié)電氣單元上電位器RP1即可。n儀器終點(diǎn)調(diào)整 儀器終點(diǎn)的調(diào)整必須在零點(diǎn)首先調(diào)整好以后再進(jìn)行。向儀器內(nèi)通入流量恒定的量程終點(diǎn)值的標(biāo)準(zhǔn)氣，待指示穩(wěn)定后，調(diào)整電氣單元上終點(diǎn)電位器RP3，使儀器電氣單元輸出的指示值為1.0V左右。如果電位器已經(jīng)調(diào)到底還無(wú)法使指示值達(dá)到要求，則調(diào)整電氣單元上的波微開(kāi)關(guān)S1（開(kāi)關(guān)上1、2、3、4檔分別將測(cè)量信號(hào)依次減小）。然后再調(diào)整終點(diǎn)電位器，使儀器電氣單元輸出的指示值為1.0V左右。 終點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)氣應(yīng)盡可能與儀器量程

19、終點(diǎn)接近，但因標(biāo)準(zhǔn)氣的配制較困難，所以終點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)氣的標(biāo)稱值最低應(yīng)不低于滿刻度的98%為好。 6.5 儀器的維護(hù) 儀器在正常運(yùn)行過(guò)程中，保證儀器的正常工作條件是用好儀器的關(guān)鍵所在。對(duì)于儀器本身還應(yīng)注意下列日常維護(hù)工作：a 每過(guò)一定的時(shí)間間隔對(duì)儀器進(jìn)行一次零點(diǎn)和終點(diǎn)的校對(duì)。在投運(yùn)的前幾周內(nèi)可每周進(jìn)行一次校對(duì)，以后可每月或更長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行一次校對(duì)。校對(duì)時(shí)機(jī)箱門不必打開(kāi)。b 必須經(jīng)常檢查儀器的氣樣入口前的過(guò)濾器是否被污染，供氣是否正常。必要時(shí)還應(yīng)檢查分析氣室前的保護(hù)性過(guò)濾器是否堵塞。c 如果被測(cè)氣體中含有較高濃度的可燃?xì)怏w或強(qiáng)腐蝕性氣體時(shí)，那么要每月一次對(duì)測(cè)量氣體回路進(jìn)行密封性檢查。檢查時(shí)可不必停機(jī)可打開(kāi)箱門。7 儀器的故障分析與排除 儀器在出廠前都經(jīng)嚴(yán)格的測(cè)試和檢驗(yàn)，