《检测技术》课件-第八章　物质的成分分析与物性检测

第八章物质的成分分析与物性检测第一节气体成分的分析与检测

第二节物性的测量第一节气体成分的分析与检测一、热导式气体的分析与检测

二、氧气的检测与分析

三、红外线气体分析

四、气相色谱仪检测分析

五、可燃性气体的检测一、热导式气体的分析与检测表8-1气敏传感器主要检测对象及应用场所表8-2常见气体的热导率λ(0°C时)一、热导式气体的分析与检测8M1.TIF一、热导式气体的分析与检测图8-1热导室二、氧气的检测与分析1.磁性氧气分析仪

2.氧化锆氧量分析仪二、氧气的检测与分析图8-3热磁式氧气

分析仪原理图1.磁性氧气分析仪(1)氧的磁特性在外磁场作用下，氧能被磁化，其磁特性以体积磁化率(或称磁化系数)K表示。

(2)热磁式氧气分析仪图8-3所示为热磁式氧气分析仪的工作原理，其核心部分为变送器。2.氧化锆氧量分析仪图8-4氧化锆氧量分析仪2.氧化锆氧量分析仪图8-5氧浓度差电池的原理图三、红外线气体分析图8-6红外线气体分析仪

结构原理图

1—灯丝2—同步电动机

3—切光片4—测量室

5—参比室6—检测室

7—薄膜8—定片9—

放大器10—记录仪

11—滤波室

四、气相色谱仪检测分析图8-7混合气体在色谱柱中分离过程示意图五、可燃性气体的检测(一)半导体气敏传感器

(二)接触燃烧气敏传感器

(三)烟雾传感器

(四)火灾探测器的选择(一)半导体气敏传感器图8-8气敏传感器结构

a)气敏烧结体b)气敏传感器外形c)气敏传感器符号图

1—端子2—塑料底座3—烧结体4—不锈钢网5—加热电极6—工作电极

7—加热回路8—测量回路9—数字万用表(一)半导体气敏传感器图8-9气敏传感器的主要特性

a)加热温度与元件输出特性b)气敏传感器在检测中阻值的变化(一)半导体气敏传感器图8-10可燃气体探测电路(一)半导体气敏传感器图8-11接触燃烧气敏传感器

a)接触燃烧气敏传感器结构b)测量电桥

1—催化剂2—氧化物3—铂丝线圈(二)接触燃烧气敏传感器接触燃烧气敏传感器的结构如图8-11a所示。对铂丝线圈通以电流，使其保持高温(300～400°C)，此时与可燃性气体接触，后者就会在催化层上无火焰燃烧，产生热量，从而铂丝线圈的温度就会上升，其电阻值也上升。测量该电阻的变化，就可以测出可燃气体的浓度。(三)烟雾传感器1.离子感烟式探测器

2.光电感烟式探测器(三)烟雾传感器图8-12离子感烟式探测器1.离子感烟式探测器图8-13散射型光电感烟探测器

1—烟室2—烟粒子2.光电感烟式探测器光电感烟式探测原理是利用烟雾粒子对光线产生遮挡和散射作用来检测烟雾的存在。图8-13为一种散射型感烟探测器。其中的烟室为一个特殊结构的暗室，进烟不进光。烟室内有一个发光元件和一个受光元件。发射光束不是直射在受光元件上。当有烟进入烟室时，光束受到烟雾粒子的反射及散射而到达受光元件，产生光敏电流；烟雾大电流也大。当电流增大到一定程度时，感烟探测器发出报警信号。(四)火灾探测器的选择火灾探测器的选用应遵照国家标准《火灾自动报警系统设计规范》，其中涉及的因素很多，有火灾的类型、火灾形成的规律、建筑物的特点以及环境条件等。通常对火灾探测器的准确性和可靠性有较高的要求，一般都采用同类型或不同类型的两个探测器组合使用来实现信号报警，同类型探测器组合使用时，应该是一个具有低灵敏度，另一个则具有相对高一些的灵敏度。第二节物性的测量一、溶液浓度及酸碱度的检测

二、湿度的测量

三、粘度的测量一、溶液浓度及酸碱度的检测(一)电磁法检测浓度

(二)酸碱度的检测

(三)酸碱度检测的应用(一)电磁法检测浓度8M14.TIF(一)电磁法检测浓度图8-14电磁浓度计原理图(二)酸碱度的检测酸碱度是以溶液的氢离子浓度［H+］表示的。溶液的pH值，由氢离子浓度［H+］取负对数得到。纯水在22°C时为中性，其氢离子度为10-7，它的pH值为7；故酸性溶液的pH值小于7、碱性溶液的pH值大于7。通过检测溶液的pH值，则可确定溶液的酸、碱度。(三)酸碱度检测的应用图8-16pH值在线检测装置

1—pH计2—测量池二、湿度的测量(一)湿度的表示方法

(二)湿敏传感器的主要特性参数

(三)湿敏传感器的种类

(四)湿敏传感器的应用(一)湿度的表示方法1.绝对湿度

2.相对湿度

3.露点温度1.绝对湿度绝对湿度是单位体积(在一定温度及压力条件下)空气内所含水蒸气的质量，也称为水气密度，它的定义式为ρ=mV/V(8-6)式中，mV为待测空气中水蒸气的质量(g)；V为待测空气的总体积(m3)；ρ为待测空气的绝对湿度(g/m3)。2.相对湿度实际生活中，许多现象与湿度有关，如水分蒸发的快慢等。然而这些现象更主要的是同水气分压与饱和蒸汽压的比值有关，因此有必要引入相对湿度的概念。相对湿度是表示空气中实际所含水蒸气的分压PV和同温度下饱和水蒸气的分压PN的百分比，表示为HT=(PV/PN)T×100%RH(8-7)3.露点温度温度高的气体含水蒸气多,随着气体逐步冷却，虽然其中所含水蒸气量不变，但是相对湿度将逐渐增加，增到某一个温度时，相对湿度达100％，呈饱和状态，蒸汽的一部分凝聚生成露。空气在气压不变条件下，为了使其所含水蒸气达饱和状态所必须冷却到的温度称为露点温度。气温和露点的差越小，表示空气越接近饱和状态。(二)湿敏传感器的主要特性参数1.湿度量程

2.灵敏度

3.湿度温度系数

4.响应时间

5.湿滞回差1.湿度量程湿敏传感器能够比较精确地测量环境湿度的最大范围称为湿度量程。器件的湿度量程以(0～100%)RH为最佳。湿度量程越大，其实用价值也越大。但由于各种湿敏传感器所用的功能材料不同，以及器件工作所依据的物理效应或化学效应不同，形成器件有不同的实用量程。通常分四种类型：量程在(0～100%)RH，则称该器件为全湿型，大于70%RH则称高湿型，小于40%RH则称低湿型，介于(40%～70%)RH之间则称为中湿型。2.灵敏度灵敏度定义为相对湿度变化1%RH时，器件湿敏特征量变化的百分比。要求器件的灵敏度适当高一些，但并非越高越好。灵敏度过高，抗干扰能力就差，容易引起误测。一般对于电阻型湿敏器件，在全湿范围内，阻值的变化在3～4个数量级之内，电容型的变化范围小些，在2～3个数量级。3.湿度温度系数湿敏器件有一系列的感湿特征量，如电阻、电容、击穿电压等。在感湿特征量恒定的条件下，环境相对湿度随环境温度的变化率，称为器件的湿度温度系数，用α来表示，即α=d(RH)dTK=C(8-8)湿度温度系数α的单位为%RH/°C。如已知α的值，即可算出器件由于环境温度的变化所引起的测湿误差。4.响应时间当环境湿度改变时，湿敏传感器完成吸湿或脱湿以及动态平衡(感湿特征量达到稳定值)过程所需要的时间，称为响应时间。感湿特征量的变化滞后于环境湿度的变化，这种现象称为滞后现象。实际多采用63.2％或90％响应时间，即感湿特征量的改变量达到总改变量的63.2％或90％所需的时间。器件在吸湿和脱湿两种情况下在响应时间上是不一样的，通常脱湿时间比吸湿时间长一些。5.湿滞回差湿敏传感器在吸湿和脱湿过程中，两条感湿特征曲线不相重合，而是形成一个闭合的湿滞回线。湿滞回差是指湿滞回线上对应同一感湿特征量值下，环境湿度的最大差值。器件的湿滞回线差值越小越好。(三)湿敏传感器的种类1.氯化锂湿度计

2.半导体陶瓷湿敏传感器

3.热敏电阻湿度计(三)湿敏传感器的种类图8-17氯化锂湿度计

1—金属保护管2—绝缘圆筒3—铂测温电阻4—绝缘

凹筒5—电极6—玻璃纤维+LiCl水溶液7—测温电源

8—加热电源1.氯化锂湿度计氯化锂湿度计是一种利用湿度与温度的关系来进行测量的湿度计。基本构造如图8-17所示，玻璃纤维或石棉圆筒表面浸有氯化锂溶液，圆筒上绕有电极，供通电加热之用；绝缘的筒内绕有测温用的铂电阻计。2.半导体陶瓷湿敏传感器图8-18烧结型陶瓷湿敏元件结构

1—电极护圈2—加热丝3—Ru

4—陶瓷湿敏材料5—电极引线2.半导体陶瓷湿敏传感器图8-19热敏电阻式湿度传感器3.热敏电阻湿度计图8-20热敏电阻式湿敏传感器特性

a)不同温度下的输出b)不同湿度下的输出(四)湿敏传感器的应用图8-21CGS—2型湿度传感器应用电路三、粘度的测量图8-22测粘计结构原理图

1—恒流量齿轮泵2—毛细管3—接差压变送器三、粘度的测量图8-23VAF型燃油粘度控制系统

1—测粘计2—记录仪3—调节器4、9、10、12、14～18—截止阀5—过滤减压阀6—平衡阀

7—差压变送器8—燃油加热器11—气动调节阀13—燃油细滤器习题与思考题1.对物质成分