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(xué)式---熱導(dǎo)式、熱化學(xué)式2）磁學(xué)式---熱磁式、磁力機(jī)械式3）光學(xué)式---紅外吸收式、光電比色式4）電化學(xué)式---氧化鋯式、電導(dǎo)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(cè)器處理及顯示含量整機(jī)控制系統(tǒng)1）取樣及預(yù)處理系統(tǒng)從被測(cè)對(duì)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(cè)重點(diǎn)部位工業(yè)分析儀表

概述2）檢測(cè)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(hào)。3）信息處理系統(tǒng) 對(duì)檢測(cè)器輸出的微弱電信號(hào)做進(jìn)一步處理，最終變?yōu)榻y(tǒng)一信號(hào)（4~20mA）或數(shù)字信號(hào)等處理工作并將處理后的信號(hào)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(hào)和數(shù)字信號(hào)或屏幕顯示，有的于微機(jī)聯(lián)用并配有打印機(jī)。5）整機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng) 控制各部分自動(dòng)協(xié)調(diào)工作，如每個(gè)分析周期的進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零、校準(zhǔn)、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(biāo)

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(shí)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(dǎo)式氣體分析器二、氧分析器三、濕度的自動(dòng)測(cè)量四、密度的自動(dòng)測(cè)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(gè)組分的含量，如N2、H2、O2、CO2，CO、SO2、H2O氣體的含量，原理簡(jiǎn)單，可作為單獨(dú)分析器，也可以構(gòu)成一個(gè)組分分析的變送器而形成自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)過程的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 熱導(dǎo)式檢測(cè)器也被廣泛用于色譜分析儀器中。

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一、熱導(dǎo)式氣體分析器工業(yè)分析儀表

一、熱導(dǎo)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(huì)產(chǎn)生從高溫向低溫低溫的傳熱。不同物質(zhì)的導(dǎo)熱能力不同，可以定量的表述，也可將多種物質(zhì)的混合導(dǎo)熱能力加以數(shù)學(xué)描述。導(dǎo)熱計(jì)算式熱導(dǎo)加權(quán)平均計(jì)算式常見氣體相對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)及溫度系數(shù)氣體名稱相對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)（00C時(shí)）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(shí)）0.00455（1000C時(shí)）2、檢測(cè)器工作原理熱導(dǎo)池：將混合氣體的熱導(dǎo)率用電阻值的變化表現(xiàn)出來的檢測(cè)元件。 熱導(dǎo)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(dǎo)池時(shí)會(huì)帶走一部分熱量（氣體自身量很小，吸收熱可忽略），當(dāng)熱量通過氣體傳遞到器壁（熱導(dǎo)池具有恒溫裝置），達(dá)到熱平衡后，電阻絲的阻值達(dá)到恒。這就完成了導(dǎo)熱性到電流的變化的測(cè)定。工業(yè)分析儀表

一、熱導(dǎo)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(xiàng)：1）電阻絲散熱方式：氣體的熱傳導(dǎo)、氣體的對(duì)流散熱、電阻絲的熱輻射、電阻絲軸向連接體的熱傳導(dǎo)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(cè)量的波動(dòng)。3）為了減小電阻絲軸向連接體的熱傳導(dǎo)散熱，一般熱絲長(zhǎng)徑比為2000~3000。熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：1）熱絲的傳熱盡可能為熱傳導(dǎo)散熱，可保證組分含量和測(cè)量信號(hào)的線性關(guān)系；2）信號(hào)滯后要小。工業(yè)分析儀表

一、熱導(dǎo)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(dòng)大，常用于儀器2）對(duì)流式：氣體流量影響小，信號(hào)滯后較大，生產(chǎn)中應(yīng)用較少3）擴(kuò)散式：反應(yīng)慢，滯后大，多用于輕質(zhì)氣體，波動(dòng)小4）對(duì)流擴(kuò)散式：反應(yīng)快，滯后小，波動(dòng)小工業(yè)分析儀表

一、熱導(dǎo)式氣體分析器氣載式TCD檢測(cè)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(dǎo)檢測(cè)器，對(duì)比傳熱特性從而測(cè)定氣體含量。 結(jié)合化學(xué)法與氣相色譜分離技術(shù)，可用于測(cè)定C、H、N、O、S等氣體。工業(yè)分析儀表

一、熱導(dǎo)式氣體分析器工業(yè)分析儀表

一、熱導(dǎo)式氣體分析器有機(jī)元素分析儀測(cè)定流程TCD檢測(cè)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(jī)械式電化學(xué)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(chǎng)吸引。所以可利用外加磁場(chǎng)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行磁化。M=kH M---磁化強(qiáng)度；k---物質(zhì)磁化率；H---外磁場(chǎng)強(qiáng)度磁化率：在外加磁場(chǎng)作用下物質(zhì)的磁化強(qiáng)度。（常見氣體的相對(duì)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(hào)O2CH4H2OH2COCO2N2κ×109(H/cm4)+142+1-0.58-0.164-0.44-0.84-0.58相對(duì)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(jì)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(cè)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(duì)值很小，難于直接測(cè)量，所以利用磁化率與其熱力學(xué)關(guān)系進(jìn)行測(cè)量。工業(yè)分析儀表

二、氧分析器熱磁對(duì)流：順磁性氣體在不均勻磁場(chǎng)中，當(dāng)有溫度波動(dòng)時(shí)，會(huì)形成磁風(fēng)，稱為熱磁對(duì)流。當(dāng)氣體的磁化率發(fā)生變化時(shí)，影響熱磁對(duì)流。（磁風(fēng)形成示意圖） 左端的含氧氣體流過時(shí)，不均勻磁場(chǎng)對(duì)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(huì)向右流動(dòng)，工業(yè)分析儀表

二、氧分析器2）熱磁式氧分析器的檢測(cè)器

1、電阻絲同時(shí)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(cè)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(cè)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(diǎn)：直接與煙氣接觸，簡(jiǎn)化處理系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cè)器（探頭），直接安裝在煙道中，輸出信號(hào)為電壓信號(hào)。工業(yè)分析儀表

二、氧分析器1）氧化鋯固體電解質(zhì)導(dǎo)電機(jī)理 不導(dǎo)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(chǎng)，就會(huì)形成氧離子占據(jù)空穴的定向運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)電，和P型半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理相似。溫度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)。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(kuò)散，參比極出現(xiàn)正電荷，待測(cè)極為負(fù)電荷。擴(kuò)散作用與電場(chǎng)平衡時(shí)，兩極間出現(xiàn)電勢(shì)差，測(cè)量電勢(shì)差即可判斷待測(cè)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(cè)量條件1）電勢(shì)與溫度成正比 探頭恒溫或有溫度補(bǔ)償2）溫度不能過低溫度低內(nèi)阻大，電勢(shì)小溫度過高有機(jī)物與氧形成燃料電池，輸出增大，一般在800℃左右；3）測(cè)量?jī)蓚?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(duì)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(shí)，水蒸氣的分壓，mmHg柱4）露點(diǎn)溫度---水蒸氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度5）相對(duì)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(dòng)測(cè)量2、干濕球溫度計(jì)1）工作原理

干濕球濕度計(jì)的基本原理為：當(dāng)大氣壓力B和風(fēng)速v不變時(shí)，利用被測(cè)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(xué)表達(dá)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(fēng)速有關(guān)的系數(shù)；

B——大氣壓力。

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

三、濕度的自動(dòng)測(cè)量

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

三、濕度的自動(dòng)測(cè)量

光電式露點(diǎn)濕度計(jì)是使用光電原理直接測(cè)量氣體露點(diǎn)溫度的一種電測(cè)法濕度計(jì)。其測(cè)量準(zhǔn)確度高，可靠性強(qiáng)，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(dòng)測(cè)量氯化鋰露點(diǎn)式濕度計(jì)

它是通過測(cè)量氯化鋰飽和溶液水汽壓力與被測(cè)空氣的水汽壓力相等時(shí)，鹽溶液的溫度，即平衡溫度來確定被測(cè)空氣的露點(diǎn)溫度；再根據(jù)空氣的干球溫度和露點(diǎn)溫度求出空氣的相對(duì)濕度。氯化鋁陶瓷濕敏電阻濕敏電容氯化鋰電阻式濕度計(jì) 某些鹽類放在空氣中，其含濕量與空氣的相對(duì)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(duì)濕度轉(zhuǎn)換為其電阻值的測(cè)量。這種方法稱為吸濕法濕度測(cè)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(jī)鹽類。其吸濕量與空氣相對(duì)濕度成一定函數(shù)關(guān)系，隨著空氣相對(duì)濕度的增減變化，氯化鋰吸濕量也隨之變化。當(dāng)氯化鋰溶液吸收水汽后，使導(dǎo)電的離子數(shù)增加，因此導(dǎo)致電阻的降低；反之，則使電阻增加。氯化鋰電阻濕度計(jì)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(dòng)測(cè)量1、浮力式密度計(jì)

浮子式密度計(jì)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(cè)樣品的溫度（例如規(guī)定25℃），則儀器也可以用比重?cái)?shù)值作為刻度值。這類儀器中最簡(jiǎn)單的是目測(cè)浮子式玻璃比重計(jì),簡(jiǎn)稱玻璃比重計(jì)。工業(yè)分析儀表

四、密度的自動(dòng)測(cè)量2、壓力式密度計(jì)

靜壓式密度計(jì)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(cè)量?jī)x表測(cè)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(cè)量元件，用它直接測(cè)量樣品液柱靜壓的密度計(jì)稱為膜盒靜壓式密度計(jì)。另一種常用的是單管吹氣式密度計(jì)。它以測(cè)量氣壓代替直接測(cè)量液柱壓力。將吹氣管插入被測(cè)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(shí)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(dòng)測(cè)量3、重力式密度計(jì) 重力式密度計(jì)的基本原理是通過測(cè)量流過一固定容積的被測(cè)液體的重量來確定液體的密度。重力式密度計(jì)的測(cè)量結(jié)果不受壓力和流速的影響。被測(cè)液體在密封管道和容器中流動(dòng)，不會(huì)污染外部，也不會(huì)使液體流失。

U型管重力式密度計(jì)工業(yè)分析儀表

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