工業(yè)分析儀表

工業(yè)分析儀表工業(yè)分析儀表

概述1、工業(yè)分析儀表的概念及應(yīng)用1）產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督2）工藝監(jiān)督3）安全生產(chǎn)4）節(jié)約能源2、工業(yè)分析儀的分類1）熱學式---熱導式、熱化學式2）磁學式---熱磁式、磁力機械式3）光學式---紅外吸收式、光電比色式4）電化學式---氧化鋯式、電導式5）色譜式---氣相、液相色譜3、工業(yè)分析儀表的組成氣樣取樣裝置預(yù)處理系統(tǒng)檢測器處理及顯示含量整機控制系統(tǒng)1）取樣及預(yù)處理系統(tǒng)從被測對象中取出具有代表性的樣品并作必要的預(yù)處理取樣位置必須在待檢測重點部位工業(yè)分析儀表

概述2）檢測器 把分析物質(zhì)的成分含量及物理性質(zhì)轉(zhuǎn)換為電信號。3）信息處理系統(tǒng) 對檢測器輸出的微弱電信號做進一步處理，最終變?yōu)榻y(tǒng)一信號（4~20mA）或數(shù)字信號等處理工作并將處理后的信號輸入到顯示裝置。4）顯示裝置 顯示分析獲得的結(jié)果。一般有模擬信號和數(shù)字信號或屏幕顯示，有的于微機聯(lián)用并配有打印機。5）整機自動控制系統(tǒng) 控制各部分自動協(xié)調(diào)工作，如每個分析周期的進行自動調(diào)零、校準、采樣分析、顯示等循環(huán)。工業(yè)分析儀表

概述4、成分分析儀器的主要性能指標

靈敏度、精度、重復(fù)性、噪音、線性范圍、選擇性、分辨率、響應(yīng)時間，除選擇性和分辨率外，與其他儀器相似。

選擇性和分辨率是表示儀器區(qū)分特征相近組分的能力，選擇性一般用于單組份儀器，分辨率多用于多組分分析。

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概述一、熱導式氣體分析器二、氧分析器三、濕度的自動測量四、密度的自動測量工業(yè)分析儀表

內(nèi)容

物理式氣體分析器，能分析混合物中某個組分的含量，如N2、H2、O2、CO2，CO、SO2、H2O氣體的含量，原理簡單，可作為單獨分析器，也可以構(gòu)成一個組分分析的變送器而形成自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實現(xiàn)過程的自動調(diào)節(jié)。 熱導式檢測器也被廣泛用于色譜分析儀器中。

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一、熱導式氣體分析器工業(yè)分析儀表

一、熱導式氣體分析器1、分析原理 同一物體存在溫差，或不同流體相接觸式存在溫差，就會產(chǎn)生從高溫向低溫低溫的傳熱。不同物質(zhì)的導熱能力不同，可以定量的表述，也可將多種物質(zhì)的混合導熱能力加以數(shù)學描述。導熱計算式熱導加權(quán)平均計算式常見氣體相對導熱系數(shù)及溫度系數(shù)氣體名稱相對導熱系數(shù)（00C時）溫度系數(shù)/0C-1（0~1000C）空氣1.0000.00253氫7.1300.00261氖1.9910.00256氧1.0150.00303氮0.9980.00264一氧化碳0.9640.00262氨0.897-氬0.6850.00311氧化亞氮0.646-二氧化碳0.6140.00495硫化氫0.538-二氧化硫0.344-氯0.322-甲烷1.3180.00655乙烷0.8070.00583乙烯0.7350.00763二乙醚0.5430.00700丙酮0.4060.00720汽油0.3700.00980二氯甲烷0.2730.00530水蒸氣0.973（1000C時）0.00455（1000C時）2、檢測器工作原理熱導池：將混合氣體的熱導率用電阻值的變化表現(xiàn)出來的檢測元件。 熱導池中的電阻絲（鉑絲、熱絲）通以恒定電流，產(chǎn)生一定的溫度，氣體流過熱導池時會帶走一部分熱量（氣體自身量很小，吸收熱可忽略），當熱量通過氣體傳遞到器壁（熱導池具有恒溫裝置），達到熱平衡后，電阻絲的阻值達到恒。這就完成了導熱性到電流的變化的測定。工業(yè)分析儀表

一、熱導式氣體分析器1-腔體；2-電阻絲；3-支承架；4-絕緣；5-引線；6-氣體出口；

7-氣體入口注意事項：1）電阻絲散熱方式：氣體的熱傳導、氣體的對流散熱、電阻絲的熱輻射、電阻絲軸向連接體的熱傳導散熱。2）散熱盡量要小，所以氣室直徑一般4~7mm，有恒流裝置，減小測量的波動。3）為了減小電阻絲軸向連接體的熱傳導散熱，一般熱絲長徑比為2000~3000。熱導池的結(jié)構(gòu)要點：1）熱絲的傳熱盡可能為熱傳導散熱，可保證組分含量和測量信號的線性關(guān)系；2）信號滯后要小。工業(yè)分析儀表

一、熱導式氣體分析器結(jié)構(gòu)原理1）直通式：反應(yīng)快，滯后小，波動大，常用于儀器2）對流式：氣體流量影響小，信號滯后較大，生產(chǎn)中應(yīng)用較少3）擴散式：反應(yīng)慢，滯后大，多用于輕質(zhì)氣體，波動小4）對流擴散式：反應(yīng)快，滯后小，波動小工業(yè)分析儀表

一、熱導式氣體分析器氣載式TCD檢測器

用He或H2或N2等氣體將混合氣體中分離出的單質(zhì)氣體帶入雙熱導檢測器，對比傳熱特性從而測定氣體含量。 結(jié)合化學法與氣相色譜分離技術(shù)，可用于測定C、H、N、O、S等氣體。工業(yè)分析儀表

一、熱導式氣體分析器工業(yè)分析儀表

一、熱導式氣體分析器有機元素分析儀測定流程TCD檢測器氣相分離氧化還原 可用于燃燒、氧化反應(yīng)的氧比例的分析，調(diào)節(jié)氣量，控制燃燒，節(jié)能環(huán)保。物理分析法 磁氧分析器：熱磁式、磁力機械式電化學法 氧化鋯分析器工業(yè)分析儀表

二、氧分析器1、熱磁式氧分析器1）工作原理氣體的磁化性質(zhì)：任何物質(zhì)都具有一定的磁性，磁性大的物質(zhì)易于被磁場吸引。所以可利用外加磁場對物質(zhì)進行磁化。M=kH M---磁化強度；k---物質(zhì)磁化率；H---外磁場強度磁化率：在外加磁場作用下物質(zhì)的磁化強度。（常見氣體的相對磁化率）工業(yè)分析儀表

二、氧分析器爐煙中各成分的容積磁化率κ（20℃下）

氣體名稱氧甲烷水蒸汽氫一氧化碳二氧化碳氮符號O2CH4H2OH2COCO2N2κ×109(H/cm4)+142+1-0.58-0.164-0.44-0.84-0.58相對磁化率%+100+0.68-0.4-0.11-0.31-0.57-0.4順磁性氣體逆磁性氣體 混合氣體可按照加權(quán)平均法計算 除過一氧化氮、二氧化氮、空氣外，其他氣體的磁化率都比較低，所以適合與測量無一氧化氮的含氧混合氣體。 雖然氧的磁化率很大，但其絕對值很小，難于直接測量，所以利用磁化率與其熱力學關(guān)系進行測量。工業(yè)分析儀表

二、氧分析器熱磁對流：順磁性氣體在不均勻磁場中，當有溫度波動時，會形成磁風，稱為熱磁對流。當氣體的磁化率發(fā)生變化時，影響熱磁對流。（磁風形成示意圖） 左端的含氧氣體流過時，不均勻磁場對氧磁化吸引，玻璃管外的電熱絲加熱氧后磁化率急劇下降，吸引減弱；左端的混合氣體中的氧再被吸附，管內(nèi)的氧會向右流動，工業(yè)分析儀表

二、氧分析器2）熱磁式氧分析器的檢測器

1、電阻絲同時作為加熱源；

2、左側(cè)冷氣體先帶走左側(cè)的熱量，左側(cè)降溫幅度大；

3、測量氣室有恒溫控制；

4、加熱絲有恒定電源；

5、氣體流量和壓力穩(wěn)定；

6、檢測器水平安裝。工業(yè)分析儀表

二、氧分析器2、氧化鋯氧分析器特點：直接與煙氣接觸，簡化處理系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，靈敏度高，響應(yīng)快，多用于燃燒過程熱效率控制系統(tǒng)。原理：利用氧化鋯固體電解質(zhì)原理工作，由氧化鋯固體電解質(zhì)做成氧化鋯探測器（探頭），直接安裝在煙道中，輸出信號為電壓信號。工業(yè)分析儀表

二、氧分析器1）氧化鋯固體電解質(zhì)導電機理 不導電的氧化鋯中摻雜一些氧化鈣或者氧化釔等稀土元素后，在晶體中即可形成許多氧空穴，在高溫（750℃），如有外加電場，就會形成氧離子占據(jù)空穴的定向運動而導電，和P型半導體導電機理相似。溫度越高，導電性越強。工業(yè)分析儀表

二、氧分析器2）氧化鋯探頭（圖）

濃差電池原理：氧化鋯兩側(cè)燒結(jié)幾微米到幾十微米厚的多孔鉑層，并焊接鉑引線。假設(shè)在左側(cè)氧的分壓等于大氣中氧的含量，右側(cè)氧的分壓小于左側(cè)，在高溫下，氧化鋯、鉑、氣體3種物質(zhì)交界面處的氧分子有一部分從鉑電極獲得電子成為氧離子。由于兩側(cè)的氣室的氧濃度有差異，氧離子從高濃度向低濃度擴散，參比極出現(xiàn)正電荷，待測極為負電荷。擴散作用與電場平衡時，兩極間出現(xiàn)電勢差，測量電勢差即可判斷待測極的氧濃度。工業(yè)分析儀表

二、氧分析器2p＞1p

1p

氧濃差電池原理

測量條件1）電勢與溫度成正比 探頭恒溫或有溫度補償2）溫度不能過低溫度低內(nèi)阻大，電勢小溫度過高有機物與氧形成燃料電池，輸出增大，一般在800℃左右；3）測量兩側(cè)的氣體分壓應(yīng)相同；4）氣體應(yīng)有一定流速，連續(xù)采樣分析。（結(jié)構(gòu)示意圖）工業(yè)分析儀表

二、氧分析器物質(zhì)中水分的含量（多形態(tài)，不同定義與稱呼）1、濕度表示方法1）絕對濕度---單位體積混合氣體中所含水蒸氣的量，g/m32）百分含量---水蒸氣在混合氣體中的百分含量，%或uL/L3）水蒸氣分壓---濕氣體壓力一定時，水蒸氣的分壓，mmHg柱4）露點溫度---水蒸氣達到飽和時的溫度5）相對濕度---每立方米混合氣體中所含水蒸氣的質(zhì)量與相同條件下可能含有最大限度水蒸氣質(zhì)量之比，%工業(yè)分析儀表

三、濕度的自動測量2、干濕球溫度計1）工作原理

干濕球濕度計的基本原理為：當大氣壓力B和風速v不變時，利用被測空氣相應(yīng)于濕球溫度下飽和水蒸氣壓力和干球溫度下的水蒸氣分壓力之差，與干濕球溫度之差之間存在的數(shù)量關(guān)系確定空氣濕度。其數(shù)量關(guān)系的數(shù)學表達式為：

Pb,s－Pn=A(θw－θs)B

式中，Pb,s——濕球溫度下飽和水蒸氣壓力；

Pn——空氣中水蒸氣分壓力；

θw、θs——分別為空氣的干、濕球溫度；

A——與風速有關(guān)的系數(shù)；

B——大氣壓力。

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三、濕度的自動測量普通干濕球溫度計 它由兩支相同的液體膨脹式溫度計組成，一支為干球溫度計，另一支為濕球溫度計。干濕球溫度計就是利用干濕球溫度差及干球溫度來測量空氣相對濕度的。在測得干濕球溫度后，可利用公式計算，也可以利用有關(guān)圖表，查出相應(yīng)的相對濕度值。干球溫度計濕球溫度計刻度盤紗布水槽3、露點式濕度計工業(yè)分析儀表

三、濕度的自動測量

基本原理：先測定露點溫度θl，然后確定對應(yīng)于θl的飽和水蒸氣壓力Pl。顯然，Pl即為被測空氣的水蒸氣分壓力Pn。充滿乙醚溶液主要缺點：當冷卻表面上出現(xiàn)露珠的瞬間，需立即測定表面溫度，但一般不易測準，而容易造成較大的測量誤差。工業(yè)分析儀表

三、濕度的自動測量

光電式露點濕度計是使用光電原理直接測量氣體露點溫度的一種電測法濕度計。其測量準確度高，可靠性強，使用范圍廣，尤其適用于低溫狀態(tài)。工業(yè)分析儀表

三、濕度的自動測量氯化鋰露點式濕度計

它是通過測量氯化鋰飽和溶液水汽壓力與被測空氣的水汽壓力相等時，鹽溶液的溫度，即平衡溫度來確定被測空氣的露點溫度；再根據(jù)空氣的干球溫度和露點溫度求出空氣的相對濕度。氯化鋁陶瓷濕敏電阻濕敏電容氯化鋰電阻式濕度計 某些鹽類放在空氣中，其含濕量與空氣的相對濕度有關(guān)；而含濕量大小又引起本身電阻的變化。因此可以通過這種傳感器將空氣相對濕度轉(zhuǎn)換為其電阻值的測量。這種方法稱為吸濕法濕度測量。 氯化鋰是一種在大氣中不分解、不揮發(fā)，也不變質(zhì)而具有穩(wěn)定的離子型無機鹽類。其吸濕量與空氣相對濕度成一定函數(shù)關(guān)系，隨著空氣相對濕度的增減變化，氯化鋰吸濕量也隨之變化。當氯化鋰溶液吸收水汽后，使導電的離子數(shù)增加，因此導致電阻的降低；反之，則使電阻增加。氯化鋰電阻濕度計的傳感器就是根據(jù)這一原理工作的。工業(yè)分析儀表

三、濕度的自動測量1、浮力式密度計

浮子式密度計它的工作原理是：物體在流體內(nèi)受到的浮力與流體密度有關(guān)，流體密度越大浮力越大。如果規(guī)定被測樣品的溫度（例如規(guī)定25℃），則儀器也可以用比重數(shù)值作為刻度值。這類儀器中最簡單的是目測浮子式玻璃比重計,簡稱玻璃比重計。工業(yè)分析儀表

四、密度的自動測量2、壓力式密度計

靜壓式密度計它的工作原理是：一定高度液柱的靜壓力與該液體的密度成正比，因此可根據(jù)壓力測量儀表測出的靜壓數(shù)值來衡量液體的密度。膜盒（見膜片和膜盒）是一種常用的壓力測量元件，用它直接測量樣品液柱靜壓的密度計稱為膜盒靜壓式密度計。另一種常用的是單管吹氣式密度計。它以測量氣壓代替直接測量液柱壓力。將吹氣管插入被測液體液面以下一定深度，壓縮空氣通過吹氣管不斷從管底逸出。此時管內(nèi)空氣的壓力便等于那段高度的樣品液柱的壓力，壓力值可換算成密度。工業(yè)分析儀表

四、密度的自動測量3、重力式密度計 重力式密度計的基本原理是通過測量流過一固定容積的被測液體的重量來確定液體的密度。重力式密度計的測量結(jié)果不受壓力和流速的影響。被測液體在密封管道和容器中流動，不會污染外部，也不會使液體流失。

U型管重力式密度計工業(yè)分析儀表

四、密度的自動測量如圖所元被測液體連續(xù)地通入U型測量管5，此測量管可繞軸座4作微小轉(zhuǎn)動。進出口管通過