《分析仪器》课件

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1、2021/8/4第七讲分析仪器编辑制作刘伟本讲内容：第一节概述第二节热导式气体分析器第三节氧化锆分析仪第四节原子吸收分光光度计第五节红外光谱仪第六节气相色谱分析仪第七节工业PH值酸度仪第八节微量水分析仪第九节有害气体报警器10:5310:52:142021/8/4第一节　概　　述自动成分分析仪表（也称为分析器）是一种定性和定量分析物质组成的仪表，能直接指示物质成分及含量。成分分析仪表是基于混合物中某一组分区别于其他组分的物理、化学特性来进行分析的。工业自动成分分析仪表虽然种类繁多，但主要组成部分有分析部分、

2、放大部分、显示部分、取样与预处理部分、程序升温控制器及稳压电源装置。2021/8/4第二节　热导式气体分析器一、基本知识在热传导过程中，不同物体的热传导率不同。对于彼此间无相互作用的多组分混合气体，它的导热系数可近似地认为是各组分导热系数的算术平均值，即设待测组分为ｉ＝１，并且λ２≈λ３≈λ４≈…≈λｎ式中λ———混合气体的导热系数；λｉ———混合气体中第ｉ组分的导热系数Ｃｉ———混合气体中第ｉ组分的体积分。只要测得混合气体的总的导热系数λ，就可以得出待测组分的含量Ｃ１，从而达到分析测量的目的。2021/8

3、/4气体的导热系数与温度有关，工程上用下式表示，即λｔ＝λ０（１＋βｔ）所以，利用导热系数随待测组分含量变化这一特性来分析该组分含量时，必须满足下列三个条件：①待测组分的导热系数与其余组分的导热系数相比，要有显著的差别，差别越大，测量越灵敏；②非待测组分的导热系数要尽可能相同或十分接近；③测量时，温度恒定或在一定的允许范围内。10:52:142021/8/4二、热导式气体分析器的测量原理左图所示为热导式气体分析器发送器的气室，它是热导分析器的主要部件，热导室中的电阻丝Ｒｎ通入电流加热，所产生的热量经过被测气

4、体的热传导散热、气体的对流散热、电阻丝的辐射散热及其轴向传导散热四个途径散失，恰当地设计热导室结构，合理地选择电阻及电流的数值，可以保证散热主要通过气体的热传导进行。当加热电流一定时，电阻丝温度的高低，就取决于导热能力的强弱，亦即取决于导热系数的大小。不同温度的电阻丝就有相应的不同阻值，这样，导热系数的测量就通过发送器变成了电阻值的测量，而电阻值又可以通过电桥来测量。2021/8/4在热导式气体分析器中，通常是用四个热导室组成的电桥来测量的，如左图所示的RD型分析器的电桥。QRD型分析器则采用双桥测量系统，

5、由于两个电桥的电压和温度条件相同，电源电压的波动和环境温度变化的影响就没有多大关系了，如右图所示。2021/8/4第三节氧化锆分析仪氧化锆分析仪由检测部分(氧化锆探头)和显示仪表两部分组成。它的作用是先用氧化锆探头将被测介质中氧气含量转变为电信号，再由显示仪表部分对测得的电信号进行处理并显示出来。由于氧化锆分析仪具有结构简单，稳定性好，灵敏度高，响应快．价格便宜，测量范围宽、安装维修方便等优点。因而自20世纪60年代开始使用，直到目前仍是较为常用的在线氧量分析仪表。2021/8/4一、氧化锆探头2021/8

6、/4组成氧化锆探头的主要部件是氧化锆管，另外还有加热丝、测温元件和温度控制装置等附加部分，其结构原理图。氧化锆探头是氧化锆分析仪的检测部分，是分析仪的核心，又叫检测器或传感器。它的作用是将被检测样气进行过滤，对外输出与被测氧含量成对应关系的电信号。2021/8/4二、各部分的作用及工作原理陶瓷过虑器7有两个作用：一是除去气样中的灰尘等杂质，防止电极被污染；二是起缓冲作用，减少气流冲击所引起的噪声。当被测介质（进烟气）经陶瓷过虑器7进入探头后，由氧化锆管1和内外铂电极2组成的氧浓差电池，将被测氧含量转换成对应

7、关系的电信号，经铂电极引线3对外输出。安装在陶瓷过滤器与锆管之间的热电偶，检测出锆管的工作温度并送给外部恒温控制器，恒温控制器通过加热炉丝6来控制炉温，以保证探头工作在设定的恒温范围内。2021/8/4氧化锆管是因为把固体氧化锆材料做成管状而得名。当在氧化锆管的内、外两侧分别安装多孔铂电极2后，就会形成一个电解质浓差电池，如图6－3所示。图6—3氧化锆浓差电池原理图在氧化锆材料中掺入适量的氧化钙（CaO），氧化锆的晶体内就会产生一些氧离子空穴，由于这些空穴存在，在650～850℃的高温下，氧化锆材料就会变成

8、固体电解质。此时，若氧化锆材料表面有氧，就会发生氧化还原反应。当两表面氧浓度（或含量）有差异时，氧离子空穴会移动而产生电动势，这个电动势就称为浓差电势。两侧的多孔铂膜是电池的两个引出电极，该电池所产生的电动势大小，完全可以由涅恩斯特(Nernst)公式（详见其它资料）计算出来。通常是选定一种已知氧浓度的气体（一般用空气）作为参比气体，只要测得氧浓差电势E，即可求得被测气体的氧含量Px。由此可以看出，氧化锆分析仪是