成分分析儀表

1、第第9章章 成分分析儀表成分分析儀表自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版第二版化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社Contents9.1 成分分析方法及分析系統(tǒng)的構(gòu)成9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表9.3 濕度的檢測(cè)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.1 成分分析方法及分析系統(tǒng)的構(gòu)成成分分析方法及分析系統(tǒng)的構(gòu)成（1）成分分析方法及分類(lèi)v成分分析方法有兩種： 一，定期取樣，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的實(shí)驗(yàn)室分析方法； 二，利用可以連續(xù)測(cè)定被測(cè)物質(zhì)的含量或性質(zhì)的自動(dòng)化儀表；自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.1 成分

2、分析方法及分析系統(tǒng)的構(gòu)成成分分析方法及分析系統(tǒng)的構(gòu)成（1）成分分析方法及分類(lèi)v成分儀表的型式：電化學(xué)式，如電導(dǎo)式、電量式、電位式、酸度計(jì)等；熱學(xué)式，如熱導(dǎo)式、熱譜式、熱化學(xué)式等；磁學(xué)式，如磁式氧分析器、核磁共振分析儀等；射線式，射線分析儀、同位素分析儀等；光學(xué)式，如紅外、紫外等吸收式光學(xué)分析儀，光散射等；電子光學(xué)式和離子光學(xué)式，如電子探針、離子探針等；色譜式，如氣相色譜儀、液相色譜儀等；物性測(cè)量?jī)x表，如水分計(jì)、黏度計(jì)、密度計(jì)、濕度計(jì)等；其他，如晶體振蕩式分析儀、半導(dǎo)體氣敏傳感器等。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.1 成分分析方法及分析系統(tǒng)的構(gòu)成成分分析方法及分析系統(tǒng)的構(gòu)成（

3、2）自動(dòng)分析系統(tǒng)的構(gòu)成v自動(dòng)分析儀表通常是與試樣預(yù)處理系統(tǒng)組成一個(gè)分析測(cè)量系統(tǒng)，以保證其良好的環(huán)境適應(yīng)性和高的可靠性，以使分析儀表的示值能代表被監(jiān)測(cè)的成分。v較大型工業(yè)分析儀表測(cè)量系統(tǒng)基本組成：自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.1 成分分析方法及分析系統(tǒng)的構(gòu)成成分分析方法及分析系統(tǒng)的構(gòu)成（2）自動(dòng)分析系統(tǒng)的構(gòu)成v 自動(dòng)取樣裝置的作用是從生產(chǎn)設(shè)備中自動(dòng)、快速地提取待分析樣品；v 預(yù)處理系統(tǒng)可以采用諸如冷卻、加熱、氣化、減壓、過(guò)濾等方式對(duì)采集的分析樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚瑸榉治鰞x器提供符合技術(shù)要求的試樣；v 檢測(cè)器是分析儀表的核心；v 整機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)用于控制各個(gè)部分的協(xié)調(diào)工作，使取

4、樣、處理和分析的全過(guò)程可以自動(dòng)連續(xù)地進(jìn)行。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（1）熱導(dǎo)式氣體分析器v熱導(dǎo)式氣體分析器是使用最早的一種物理式氣體分析器件；v用途：常用于分析混合氣體中 等組分的百分含量v原理：各種氣體都具有一定的導(dǎo)熱能力，但程度不同，即各有不同的導(dǎo)熱系數(shù)2232HCONHSO、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（1）熱導(dǎo)式氣體分析器v混合氣體的熱導(dǎo)率可以近似認(rèn)為是各組分熱導(dǎo)率的均值：v如果被測(cè)組分的熱導(dǎo)率為 ，其余組分為背景組分，其熱導(dǎo)率近似等于 ，

5、由于 可得被測(cè)組分的含量：111221nnniiiCCCC121nCCC2112C2自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（1）熱導(dǎo)式氣體分析器v實(shí)際測(cè)量時(shí)，要求混合其中背景組 分的熱導(dǎo)率近似相等，否則，需要 預(yù)處理。v熱導(dǎo)式氣體分析器的核心是測(cè)量室， 稱(chēng)為熱導(dǎo)池 1熱敏電阻 2熱導(dǎo)池腔體 3絕緣物自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（1）熱導(dǎo)式氣體分析器v熱導(dǎo)池常用結(jié)構(gòu)： 對(duì)流擴(kuò)撒式結(jié)構(gòu)v熱導(dǎo)式分析儀表常用橋式測(cè)量電路自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9

6、.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（2）紅外線氣體分析器v紅外線氣體分析器屬于光學(xué)分析儀表中的一種，其特點(diǎn)是：測(cè)量范圍寬、靈敏度高、反應(yīng)速度快、選擇性好。v常用于連續(xù)分析混合氣體中 氣體的濃度。243COCONH、C H 、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（2）紅外線氣體分析器v利用不同氣體對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外線具有選擇性吸收的特性進(jìn)行分析。紅外線氣體分析器主要利用225um之間的一段紅外光譜。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（2）紅外線氣體分析器

7、v 紅外線氣體分析器一般由紅外輻射源、測(cè)量氣樣室、紅外探測(cè)裝置等組成。從紅外光源發(fā)出強(qiáng)度為 的平行紅外線，被測(cè)組分選擇吸收其特征波長(zhǎng)的輻射能，紅外線強(qiáng)度將減弱為I：v 測(cè)量紅外線的透過(guò)強(qiáng)度就可以確定被測(cè)組分濃度的大小。0I0KCLII e自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（2）紅外線氣體分析器v 工業(yè)用紅外線氣體分析器有非色散型和色散型兩種。v 一種時(shí)間雙光路紅外線氣體分析器的組成框圖：自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（3）氧化鋯分析器v氧化鋯分析器屬于電化學(xué)分

8、析方法，優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、測(cè)量范圍寬，且不需要復(fù)雜的采樣和預(yù)處理系統(tǒng)，其探頭可以直接插入煙道中連續(xù)地分析煙氣中的氧含量。v氧化鋯分析器的基本工作原理基于氧濃差電池。當(dāng)氧濃差電池兩側(cè)氣體的含氧量不同時(shí)，在兩電極間將產(chǎn)生電勢(shì)，此電勢(shì)與兩側(cè)氣體中的氧濃度有關(guān)，稱(chēng)為濃差電勢(shì)。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（3）氧化鋯分析器v氧濃差電池原理： 左側(cè)為被測(cè)氣體，右側(cè) 是參考?xì)怏w。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（3）氧化鋯分析器v一種管狀結(jié)構(gòu)的氧化鋯分析

9、器： 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（3）氧化鋯分析器v氧化鋯分析器的安裝方式：自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（3）氧化鋯分析器v氧化鋯分析器正常工作的必要條件： 工作溫度恒定 必須要有參比氣體 參比氣體與被測(cè)氣體壓力應(yīng)該相等自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（4）氣相色譜儀v 色譜分析儀器是一種高效、快速、靈敏的物理式分析儀表。v 包括分離和分析兩個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)v 在測(cè)試時(shí)，使被分析的試樣通過(guò)

10、色譜柱，由色譜柱將混合試樣中的各個(gè)組分分離，再由檢測(cè)器對(duì)分離后的各組分進(jìn)行檢測(cè)，以確定各組分的成分和含量。v 可以一次完成對(duì)混合試樣中幾十種組分的定性或定量的分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（4）氣相色譜儀v 基本原理是：根據(jù)不同物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相所構(gòu)成的體系即色譜柱中具有不同的分配系數(shù)而進(jìn)行分離。v 色譜柱有兩大類(lèi)，一類(lèi)是填充色譜柱，是將固體吸附劑或帶有固定液的固體柱體，裝在玻璃管或金屬管內(nèi)構(gòu)成。另一類(lèi)是空心色譜柱或空心毛細(xì)管色譜柱，都是將固定液附著在管壁上形成。v 被分析的試樣由載氣帶入色譜柱，載氣在固定相上的吸附或

11、溶解能力要比樣品組分弱得多，由于樣品中各組分在固定相上吸附或溶解能力的不同，而被載氣帶出的先后次序也就不同，從而實(shí)現(xiàn)了各組分的分離。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（4）氣相色譜儀v混合物在色譜柱中的分離過(guò)程自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（4）氣相色譜儀v 兩個(gè)組分A和B的混合物經(jīng)過(guò)一定長(zhǎng)度的色譜柱后，將逐漸分離，A、B組分在不同的時(shí)間流出色譜柱，并先后進(jìn)入檢測(cè)器，檢測(cè)器輸出測(cè)量結(jié)果，由記錄儀繪出色譜圖，在色譜圖中兩組分各對(duì)應(yīng)一個(gè)色譜峰。圖中隨時(shí)間變化的曲線

12、表示各個(gè)組分及其濃度，稱(chēng)為色譜流出曲線。v 各組分從色譜柱流出的順序與色譜柱固定相成分有關(guān)。從進(jìn)樣到某組分流出的時(shí)間與色譜柱長(zhǎng)度、溫度、載氣流速等有關(guān)。在保持相同條件的情況下，對(duì)各組分流出時(shí)間標(biāo)定以后，可以根據(jù)色譜峰出現(xiàn)的不同時(shí)間進(jìn)行定性分析。v 色譜峰的高度或面積可以代表相應(yīng)組分在樣品中的含量，用已知濃度試樣進(jìn)行標(biāo)定后，可以做定量分析。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（4）氣相色譜儀v色譜儀的基本流程自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（4）氣相色譜儀v一種工業(yè)

13、用氣相色譜儀系統(tǒng)框圖：自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（4）氣相色譜儀v一種微型氣相色譜儀的結(jié)構(gòu)圖自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（5）半導(dǎo)體氣敏傳感器v采用半導(dǎo)體材料為敏感材料制成的一種氣敏傳感器類(lèi)型，可以通過(guò)在半導(dǎo)體材料中添加各種催化劑來(lái)改變其主要敏感對(duì)象，卻很難消除對(duì)其他共存氣體的響應(yīng)，且它信號(hào)響應(yīng)的線性范圍窄，故一般只用于定性及半定量范圍的氣體檢測(cè)。v制造成本低廉，測(cè)量手段簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定性尚好，檢測(cè)靈敏度也較高。v半導(dǎo)體氣敏傳感器按照半導(dǎo)體的物性變化特

14、點(diǎn)，可分為電阻型和非電阻型兩類(lèi)。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（5）半導(dǎo)體氣敏傳感器 電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器v 利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化或還原反應(yīng)，將引起半導(dǎo)體載流子數(shù)量的增加或減少，從而使敏感元件電阻值變化的原理。v 當(dāng)氧化型氣體吸附到n型半導(dǎo)體，還原型氣體吸附到p型半導(dǎo)體時(shí)，會(huì)使半導(dǎo)體載流子減少，敏感元件電阻值將增大。v 當(dāng)還原型氣體吸附到n型半導(dǎo)體，氧化型氣體吸附到p型半導(dǎo)體時(shí)，使載流子增多，敏感元件電阻值則減小。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（5

15、）半導(dǎo)體氣敏傳感器 電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器vN型半導(dǎo)體氣敏元件阻值變化圖自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（5）半導(dǎo)體氣敏傳感器電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器v 幾種半導(dǎo)體氣敏元件的典型結(jié)構(gòu)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（5）半導(dǎo)體氣敏傳感器 電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器v在氣敏材料中添加鉑或鈀等作為催化劑，可以提高氣敏元件的靈敏度以及對(duì)氣體的選擇性。v 添加催化劑前靈 敏度特性2SnO自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用

16、成分分析儀表（5）半導(dǎo)體氣敏傳感器 電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器v 添加催化劑后靈敏度特性2SnO自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（5）半導(dǎo)體氣敏傳感器 非電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器v利用MOS二極管的電容-電壓特性變化和MOS場(chǎng)效應(yīng)管的閾值電壓的變化等性質(zhì)制成。采用特定的材料可以使器件對(duì)某些氣體敏感。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（5）半導(dǎo)體氣敏傳感器 非電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器v圖示結(jié)構(gòu)的MOS場(chǎng)效應(yīng)對(duì)氫氣敏感自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2

17、幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（5）半導(dǎo)體氣敏傳感器 電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器vMOS場(chǎng)效應(yīng)管的靈敏度曲線 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（6）工業(yè)酸度計(jì)v 工業(yè)酸度計(jì)屬于電化學(xué)分析方法，用來(lái)在線測(cè)量溶液的酸堿度。v 溶液的酸堿性可以用氫離子濃度H的大小來(lái)表示。由于溶液中氫離子濃度的絕對(duì)值很小，一般采用pH值來(lái)表示溶液的酸堿度，定義為pH=-lgH+，與之相應(yīng)有： pH為中性溶液，pH為堿性溶液，pH為酸性溶液v pH值的檢測(cè)采用電位測(cè)量法。根據(jù)電化學(xué)原理，任何一種金屬插入導(dǎo)電溶液中，在金屬與溶液之間將產(chǎn)生電極電

18、勢(shì)，此電極電勢(shì)與金屬和溶液的性質(zhì)，以及溶液的濃度和溫度有關(guān)。v 測(cè)量pH值一般使用參比電極和測(cè)量電極以及被測(cè)溶液共同組成的狆犎測(cè)量電池。參比電極的電極電位是一個(gè)固定的常數(shù)，測(cè)量電極的電極電位則隨溶液氫離子濃度而變化。電池的電動(dòng)勢(shì)為參比電極與測(cè)量電極間電極電位的差值，其大小代表溶液中的氫離子濃度。將參比電極和工作電極插入被測(cè)溶液中自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（6）工業(yè)酸度計(jì)v 工業(yè)用酸度計(jì)結(jié)構(gòu)： 甘汞電極結(jié)構(gòu) 銀-氯化銀結(jié)構(gòu) 玻璃結(jié)構(gòu)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分

19、分析儀表（6）工業(yè)酸度計(jì)v 溶液pH值與總電勢(shì)的關(guān)系： 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表幾種工業(yè)用成分分析儀表（6）工業(yè)酸度計(jì)v 總電勢(shì)隨溫度變化的特性： 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.3 濕度的檢測(cè)濕度的檢測(cè)（1）濕度的表示方法及檢查特點(diǎn)v 濕度的表示方法 濕度可用絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度兩種方法來(lái)表示：絕對(duì)濕度是指單位體積濕氣體中所含的水汽質(zhì)量數(shù)；相對(duì)濕度是單位體積濕氣體中所含的水汽質(zhì)量與在相同條件下飽和水汽質(zhì)量之比，用百分?jǐn)?shù)表示。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.3 濕度的檢測(cè)濕度的檢測(cè)（1）濕度的表示方法及檢查特點(diǎn)v濕度檢測(cè)的特點(diǎn) 工業(yè)過(guò)程的監(jiān)測(cè)和控制對(duì)濕敏傳感器提出如下要求：工作可靠，使用壽命長(zhǎng)；滿足要求的濕度測(cè)量范圍，有較快的響應(yīng)速度；在各種氣體環(huán)境中特性穩(wěn)定，不受塵埃、油污附著的影響；能在的環(huán)境溫度下使用，受溫度影響??；互換性好、制造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng) 第二版化學(xué)工業(yè)出版社9.3 濕度的檢測(cè)濕度的檢測(cè)（2）干濕球濕度計(jì)v 干濕