自动检测技术及仪表控制系统课件(第九章).ppt

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1、9成分分析仪表成分分析表是对物质的成分及性质进行分析和测量的仪表，可以检定、测量物质的组成和特性，并可以用来研究物质的结构。。使用成分分析仪表可以了解生产过程中的原料，中间产品及最终产品的性质及其含量，配其他有关参数的测量，更易与使生产过程达到提高产品质量，降低材料消耗和能源消耗的目的。成分分析仪表在保证生产安全和防止环境污染方面更有其重要的作用。9.1成分分析方法及分析系统的构成9.1.1成分分析方法及分类成分分析的方法有两种类型，一种是定期取样，通过实验室的实验室分析方法；另一种是利用可以连续测定被测物质的含量或性质的自动分析仪表。成

2、分分析所用的仪器和仪表基于多种测量原理：在进行分析测量时，需要根据被测物质的物理或化学性质，来选择适当的手段和仪表.成分分析仪表分类按测量对象分为：1气体成分分析仪表分析气体混合物中某一组分含量2液体成分分析仪表液体浓度、溶液中离子浓度3酸碱度分析仪测定溶液酸碱度4密度计测气体及混合物、液体和固体密度5湿度计测液体、气体及固体中水分含量6粘度计测各种分气体及液体粘度尘量计、烟量计、雾量计分析气体中含有各种液体及固体颗粒8石油产品成分及特性测定仪闪点、干点、辛烷值等9金属分析仪碳硫含量测定仪、金属中气体分析仪按原理分类(1)电化学式，如电导

3、电位式电解式酸度计离子浓度计等;(2)热学式，如热导式热谱式热化学式等;(3)磁学式，如磁式氧分析器核磁共振分析仪等;(4)射线式，如X射线分析仪射线分析仪器同位素分析仪微波分析仪等;(5)光学式，如红外紫外等吸收式光学分析仪,光散射光干涉式光学分析仪等;(6)电子光学式和离子光学式，如电子探针离子探针质谱仪等;(7)色谱式，如气相色谱仪半导体气敏传感器等.(8)物性测量仪表，如水分计粘度计密度计湿度计尘量计等;(9)其他，如晶体振荡式分析仪半导体气敏传感器等.9.1.2自动分析系统的构成自动分析仪表通常是与式样预处理系统组成一个分析测量

4、系统,以保证其良好的环境适应性和高的可靠性,以使分析仪表的示值能代表被监测的成分。较大型工业分析仪表测量系统的基本组成如图9-1图中，自动取样装置的作用是从生产设备中自动、快速地提取分析样品；预处理系统可以采用诸如冷却、加热、气化、减压、过滤等方式对采集的分析样品进行适当的处理，为分析仪表提供符合技术要求的式样。取样和试样的设备必须注意避免液体式样的分馏作用或气体式样中某些组分被吸附的情况，以保证测量的可靠性。检测器是分析仪表的核心，不同原理的检测器可以把被测组分的信息转换成电信号输出；信息处理系统用于进行微弱信号的放大、转换、运算、补偿

5、等处理；显示仪表可以用模拟、数字或屏幕图文显示等方式给出测量分析结果。整机自动控制系统用于控制各个部分的协调工作，使取样、处理和分析的全过程可以自动连续地进行。有些分析用传感器则不需要取样和预处理环节，而是之间放于被测式样中。热导式气体分析器是使用最早的一种物理式气体分析器，它是利用不同气体导热特性不同的原理进行分析的。常用于分析混合气体中、、、等组分的百分含量。这类仪表具有结构简单、工作稳定、体积小等优点，是生产过程中使用较多的仪表之一。9.2几种工业用成分分析仪表一热导式气体分析器各种气体都具有一定的导热能力，但是程度有所不同，即各有

6、不同的导热系数。经实验测定，其体中氢和氦的导热能力最强，而二氧化碳和二氧化硫的导热能力较弱。气体的导热率还与气体的温度有关，表9-1列出在0℃时以空气热导率为基准的几种气体的相对导热率。气体在0℃时的热导率和相对热导率相对导热率气体名称相对导热率气体名称空气1.000一氧化碳0.964氢7.130二氧化碳0.614氧1.015二氧化硫0.344氮0.998氨0.897氦5.91甲烷1.318硫化氢0.538乙烷0.807相对导热率（9-1）混合气体的导热率可以近似的认为是个组分导热率的算术平均值，即式中为混合气体的总热导率；，，….为混合

7、气体中各组分的热导率；为混合气体中第i组分的热导率；，,….为混合气体中各组分的体积百分含量；为混合气体中第i组分的体积百分含量。如果被测组分的热导率为，其余组分为背景组分，并假定它们的热导率近似等于。又由于（9-2）即有（9-3）在,已知的情况下，测得混合气体的总导热率，就可以确定被测组分的体积百分含量。将它们代入（9-1）式后可得：热导式气体分析仪工作条件根据前面分析可知热导式气体分析仪应满足下列条件：1）混合气体中背景组分的导热率必须近似相等；2）被测组分的导热率与背景组分的导热率有明显差别。对于不能满足这个条件的多组分组合气体，可

8、以采取预处理的方法:。如分析烟道气体中的含量，已知烟道气体的组分有及水蒸气等。其中、导热率相差太大，应在预处理时除去。剩余的背景气体热导率相近，并与被测气体的热导率有着显著差别，所以可用热导法