傳感器與檢測技術(shù)（第5版）課件 9.1 概述

9.1概述9.1.1成分分析儀器簡介9.1.2成分分析儀器的分類9.1.3成分分析儀器的組成9.1.4成分分析儀器的主要性能指標(biāo)9.1.1成分分析儀器簡介專門用來測定物質(zhì)化學(xué)成分的一類儀器。物質(zhì)的化學(xué)成分：指一種化合物或混合物是由哪些種類的分子、原子或原子團所組成，以及這些分子、原子或原子團的含量是多少。成分分析包括內(nèi)容：確定物質(zhì)的化學(xué)組成，確定物質(zhì)中各種成分的相對含量9.1概述9.1.1成分分析儀器簡介9.1.2成分分析儀器的分類9.1.3成分分析儀器的組成9.1.4成分分析儀器的主要性能指標(biāo)9.1.2成分分析儀器的分類按照使用場合的不同分:實驗室分析儀器過程分析儀器兩大類。兩者的重要區(qū)別:在于過程分析儀器具有連續(xù)、可靠、精確地向操作人員或自控裝置及時提供工藝過程質(zhì)量信息的功能，在結(jié)構(gòu)上具有能夠自動地連續(xù)采樣、對試樣進(jìn)行預(yù)處理（抽吸、過濾、干燥等）、自動地進(jìn)行分析、信號的處理和遠(yuǎn)傳以及抗干擾等裝置或部件，其結(jié)構(gòu)比實驗室分析儀器復(fù)雜，精度通常比實驗室分析儀器略低。按照測量原理分類：電化學(xué)式分析儀器：如電導(dǎo)式、電量式、電位式等；熱學(xué)式分析儀器：如熱導(dǎo)式、熱化學(xué)式、熱譜式等；磁學(xué)式分析儀器：磁性氧量分析儀，核磁共振波譜儀等；光學(xué)式分析儀器：吸收式光學(xué)分析儀，發(fā)射式光學(xué)分析儀；射線式分析儀器：如X射線分析儀，射線分析儀，同位素分析儀等；色譜分析儀器：如氣相色譜儀等；電子光學(xué)和離子光學(xué)式分析儀器：如電子探針、質(zhì)譜儀、離子探針等；物性測量儀器：如水分計、粘度計、濕度計、密度計、電導(dǎo)率測量儀等。9.1概述9.1.1成分分析儀器簡介9.1.2成分分析儀器的分類9.1.3成分分析儀器的組成9.1.4成分分析儀器的主要性能指標(biāo)9.1.3成分分析儀器的組成1．成分分析儀器的基本組成2.取樣裝置3.預(yù)處理系統(tǒng)4.分離裝置5.檢測器或檢測系統(tǒng)6.信號處理系統(tǒng)7.顯示環(huán)節(jié)1.成分分析儀器的基本組成成分分析儀器的基本組成框圖2.取樣裝置任務(wù)：將待分析的樣品引入到成分分析儀器根據(jù)被分析的對象不同，樣品可分為氣體、液體、熔融金屬、固體散狀物料等幾種情況。過程分析儀器大多為氣體分析儀器，如果樣品為液體也往往使它氣化。對于過程取樣裝置：首先要求能夠承受生產(chǎn)過程的惡劣條件；其次對于所取的樣品，應(yīng)有代表性，沒有被測量組分的損失；再次不應(yīng)與待分析樣品中任何組分起化學(xué)反應(yīng)，以防止失真。在取樣裝置設(shè)計時，應(yīng)注意取樣點選取、取樣探頭及探頭清洗幾個方面（1）取樣點選擇取樣點選擇應(yīng)滿足下列要求：

①能正確地反應(yīng)被測組分變化的地點； ②不存在泄漏； ③試樣含塵霧容量少，不致發(fā)生堵塞現(xiàn)象； ④試樣不處于化學(xué)反應(yīng)過程中。（2）探頭探頭的功能：直接與被測物流接觸取得試樣，并初步凈化試樣。要求：探頭有足夠的機械強度，不與試樣起化學(xué)反應(yīng)和催化作用，不造成過大的取樣滯后，易于安裝、清洗。敞開式探頭結(jié)構(gòu)（3）探頭清洗有些分析儀器的探頭或檢測元件經(jīng)常被介質(zhì)中污染物污染，導(dǎo)致探頭或檢測元件反應(yīng)遲鈍，需要定期清洗。清洗時，先用閥門將探頭或檢測元件與工藝流程隔離，自動清洗裝置采用增壓的流體噴射，或加熱、化學(xué)法及超聲波清洗。預(yù)處理系統(tǒng) 預(yù)處理是針對過程分析儀器而言的。預(yù)處理的任務(wù)是將取樣裝置從生產(chǎn)過程中提取的樣品加工處理，以滿足檢測器對樣品狀態(tài)的要求。如除塵、除濕、過濾有害物質(zhì)、穩(wěn)壓穩(wěn)流調(diào)節(jié)、流路及管線的合理布局等。分離裝置 在成分分析儀器中，分離是進(jìn)行定性或定量分析的基本手段之一。例如在氣相色譜儀中，待分析的氣樣在載氣（輸送樣品的氣體）帶動下進(jìn)入充有吸附劑的色譜柱時，各組分經(jīng)過連續(xù)地分配、吸附及吸收作用，便可被分離成單一的組分，此后各組分依次通過檢測器即可實現(xiàn)多組分氣體的含量分析。檢測器或檢測系統(tǒng) 檢測器是成分分析儀器的核心部分，它能夠把待分析的含量信息轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的輸出信號，輸出信號大多數(shù)是電參數(shù)。信號處理系統(tǒng) 由于檢測器輸出的信號多數(shù)是電信號，所以信號處理系統(tǒng)也是以電信號處理為主。檢測器輸出的信號一般是很微弱的，所以信號處理系統(tǒng)一般都包括放大環(huán)節(jié)和一些運算環(huán)節(jié)等。顯示環(huán)節(jié) 顯示環(huán)節(jié)主要是顯示成分分析的最終結(jié)果。顯示裝置有模擬顯示裝置、數(shù)字顯示裝置、圖像顯示裝置等。9.1概述9.1.1成分分析儀器簡介9.1.2成分分析儀器的分類9.1.3成分分析儀器的組成9.1.4成分分析儀器的主要性能指標(biāo)9.1.4成分分析儀器的主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)有：靈敏度、精度、重復(fù)性、噪聲、線性范圍、選擇性、分辨力和響應(yīng)時間等。成分分析儀器的各項性能指標(biāo)，除選擇性和分辨力外，與其它儀器相似。選擇性和分辨力是表示儀器區(qū)分特性相近組分的能力，選擇性一般用于單組分成分分析儀器，分辨力多用于多組分成分分析儀器，分辨力的問題比較復(fù)雜，往往不同儀器表示形式也不同。選擇性問題選擇性的好壞一般用選擇系數(shù)k來表示式中，Δ

φk——干擾組分的含量變化；

Δ

φm—