传感器与检测技术-周杏鹏-清华大学出版社(13)报告.ppt

1、第13章成分检测技术、成分分析内容13.1热导气体分析器13.2红外成分检测13.3计数和大气环境质量检验，第13章、13.1热导气体分析器、物体的热导力一般用热导率表示也就是说，在单位时间内传导的热量和温度梯度，与垂直于热流方向的截面面积成正比。(13-1)，13.1.1基本原理，热传导率和温度的关系：(13-2)气体的相对热导率是气体热导率等条件下空气热导率的比率。13.1.1基本原理，13.1.1基本原理，多组分混合气体的热导率：(13-3)多组分混合气体混合气体的导热系数为此，除了、(1)要在混合气体中测试的组Cl之外，每个背景气体组的热导率必须相同或非常接近。满意：因为C1 C2 C

2、n1规则(13-3)只要测量(13-4)或(13-5)混合气体的热导率M，就可以根据团队的热导率(1和2)获取要测试的团队的含量。(2)被测试组和背景组件的热导率应存在明显差异，差异越大，有助于测量。代式(13-4)导数测量(13-6)，13.1.1的基本原理，例如：测定烟雾中CO2气体的含量，大多数烟雾中的CO2，从表13-1中可以看出，SO2的存在会严重影响测量结果，因此，是测量CO2含量的干扰组件，必须在混合气体进入分析仪器之前通过预处理系统将其消除。这样，烟雾中要测试的组二氧化碳和其他组的热导率有一些差异，同时满足了这两个条件。13.1.1基本原理，13.1导热气体分析器，1导热池工作

3、原理，13.1.2导热池(探测器)，导热气体分析器将导热系数测量转换为电阻测量。将混合气体导热系数的变化转换为电阻值变化的组件(导热池或探测器)是导热气体分析器的关键组件。随着、热电偶的特性方程(13-14)技术的发展，热电偶在不断升级，图13-2是硅传感器热电偶的示意图。13.1.2热电偶(探测器)，2，13.1.2导热池(探测器)，这在扩散型结构中添加了一个支路，形成分类，减少滞后，综合油类和扩散式的优点，从周期炉先扩散到煤气室，然后从气道排出。13.1.2热导池(探测器)，13.1.2热导池(探测器)，13.1热导气体分析器电解法制氢，用于分析除氧设备中纯氧或纯氧中的氢，以确保安全生产，

4、防止爆炸。化学肥料厂氨生产中循环煤气中氢的含量测定。为了确保安全生产，请测定氯中的氢含量。在特殊的保护气氛下，测定氢的含量(如氢冷却发电机的氢纯度)或纯氮脱酸工艺的氢含量。确定空分设备粗氩馏分中Ar气体的含量。测定了硫酸厂和磷肥厂工艺气体中SO2的含量。在热处理过程中，测量金属材料的氨分解率，控制热处理过程。13.1.3导热气体分析器的应用，13.2红外成分检测，红外线是波长在0.761000米以内的电磁辐射。红外成分检测仪是利用经测试的样品对红外波长的电磁波能量进行特殊吸收特性的原理进行成分含量分析的仪器。红外成分探测器实际使用的红外波长约为225米。13.2.1红外成分检测原理，杨紫理论表

5、明原子、分子或离子具有离散和有限数量的量子化能量水平。因此，物质只能吸收两种能量级差异E1E0或整数倍数的能量。即(13-15)大多数有机和无机气体在红外波段内具有特性吸收棒，部分气体具有两个或多个特性吸收棒，如表13-2所示。部分气体的红外特征吸收棒如图13-5所示。13.2.1红外成分检测原理，13.2.1红外成分检测原理(2)吸收系数K的大小取决于介质的特性，不同介质的K值不同，介质的K值取决于光的波长值。13.2.1红外成分检测原理，13.2红外成分检测，1。红外气体分析器红外气体分析器是吸收式、非分散式(非光谱型)气体分析仪器。也就是说，光源发射的红外连续光谱全部投影在分析的气体样品

6、上，红外气体分析器的测量对象主要是CO，CO2，NH3和CH4，C2H6，C2H4，C3H6，C2H2气体阿尔金流等。13.2.2红外分析器结构，1)空间双光学红外气体分析器(1)工作原理，13.2.2红外分析器结构，反射镜这称为基准光。右侧梁通过工作机房、过滤器室到达右侧半室。这称为光路测量。基准气室、过滤器气室、探测器都用特定气体密封。，13.2.2红外分析器结构，图13-6所示，测试组为A，吸收峰值带为AC。干扰组为b，吸收峰值带为BD。重叠部分是BC。两个高光能量相同，光谱连续，都知道进入毒气室。左参考气体室没有能量的衰减，右波长是ad之间的能量部分吸收的比较和知道。再比较一下，左边的

7、过滤器室吸收束波长在BD之间的所有能量，右边的过滤器室吸收束波长在B-D之间剩下的所有能量。13.2.2红外分析器的结构，A-b波长的光束能量在检查室全部吸收。图和中间斜线部分是被检查室吸收的能量，左右检查室吸收的能量有差异。在分析的气体样本中，A组越多，差异越大，能量差异越大，两种检测室内温度差异就越大，产生压力差异，电容器同侧和拼版之间的距离变小，电容量变大，通过检测电容量的大小，可以知道测试组A的浓度大小。13.2.2红外分析器结构，舱壁的收尾对仪表的灵敏度有很大影响。红外线的很大一部分是要反射舱壁多次才能到达检查室，所以内壁的收尾要求很高，通常需要电镀。气室两端用透射材料密封，密封性和

8、透光性好，允许各种透光材料通过光波，起到过滤器的作用。常用的泛光灯有蓝宝石(A12O3)、氟化锂(LiF)等。13.2.2红外分析器结构，13.2.2红外分析器的结构，1是窗户的光学玻璃，2是外壳，3是薄膜，下面有运动，4是固定板，5是绝缘体，6是支架，7和8是薄膜、2)时间双光路红外气体分析器随着高新技术的快速发展，近年来开发了窄波段干涉滤光片和高灵敏度半导体感光元件，建立了新的时间双光路红外气体分析器。时间双光路系统与空间双光路系统不同，它只有一个光源、一个光纤通道和一组空气室。图13-9示出了时间双光路红外气体分析器的结构和操作图。光源发射的红外辐射光由光路CD调制，CD上装有4组干扰滤

9、波器，如图13-10所示。13.2.2红外分析器结构，13.2.2红外分析器结构，13.2.2红外分析器结构，HSGXH1050，红外水分计固体物质中包含的水分百分比称为固体的水分含量，一般用物质中包含的水分质量与总质量之比来表示。测定水分含量的传统方法是干燥计量法。方法(13-17) W1是被测试样品的质量，W2是干燥后样品的质量。13.2.2红外分析器结构，水的吸收波长为0，两个基准波长分别为1和2，0，1，2的反射能量分别为S0，R1和R2。纹理引起的倾斜误差为R，有双波长时：(13-18)从3波长：(13-19)式(13-18)中可见，双波长红外水分计在纹理影响下产生测量误差，3波长红

10、外水分计的测量不受纹理影响。13.2.2红外分析器结构，图13-12是三波长红外水分仪的结构图。13.2.2红外分析器结构，13.2.2红外分析器结构，SFY-60A红外快速水分分析器，能吸收红外线的CO，CO2，CH4，SO2等气体，液体都可以用于分析。红外分析器广泛应用于大气检查、大气污染、燃烧过程、石油和化学过程、热处理气体介质、煤和焦炭生产过程等工业生产过程。13.2.3红外探测器应用程序，13.3水和大气环境质量检查，1。一般5参数和测试技术一般5参数：水温、pH、溶解氧(DO)、电导率和浊度。1)水温一般用感温元件(如钚电阻、热敏电阻传感器)测量。2)pH pH的测量方法主要有玻璃电极法、比色法、钚电极法、氢钚电极法等。3)DO DO的测量方法主要有化学分析法和膜电极法，在线监测机构一般使用膜电极法。13.3.1水环境检查，4通过测量水样的电导率，可以间接推测水中离子成分的总浓度。5)浊度计是测定水体浊度的仪器。6)普通5参数分析器普通