成分检测仪表

1、过程控制与自动化仪表,主讲教师：赵 跃,第六节化学成分检测仪表,一 红外式气体成分检测仪表 二 氧量分析仪表 三 气相色谱分析仪,化学成分检测仪表的种类,常用气体的红外线强吸收波长,红外式气体成分检测仪表,根据气体对红外线的强吸收特性，利用传感元件测量红外辐射能以测量气体成份。,Bell定律：,近似式：,红外式检测满足的条件： 1）存在吸收峰；2）与其他气体无化学反应；3）去除干扰气体；4）c较大时，l 应较小,红外式气体成分检测仪表,光源平行光束切光片光脉冲滤波气室吸收干扰组分两室能量差监测室压差电容变化正比于被测组分的含量。,不足：1）不能保证线性；2）不能检测双原子分子(如氧气、氯气）和

2、单原子分子（如氩气）气体；3）一台仪表只能测一种被测气体。,返回,氧量分析仪表,氧量分析仪表,在现代生产过程中，尤其是在燃烧和氧化反应过程中，以及在空气分离、安全保护和粮食果品储存等方面，准确测量和严格控制混合气体中的含氧量对工业生产有着十分重要的意义。,返回,在外磁场作用下任何物质均可被感应磁化，并在其内部产生附加磁场。此时物质中的磁感应强度 正比于外磁场强度 和附加磁场强度 之和。,热磁性氧气分析仪表,一 气体的磁化原理：,为真空中介质的磁导率， 为介质的绝对磁导率。磁化率 者称为顺磁性物质，否则者 称为逆磁性物质。而在所有气体物质中氧是顺磁性最强的物质。,常见气体磁化率表,设有 种气体混

3、合，总磁化率为 ，总体积 则：,由于氧气的 远高于混合气体中其他气体的 所以：,磁风的形成,二 磁风的形成,另一方面，顺磁性物质的磁化率 与绝对温度的平方 成反比:,在外磁场作用下顺磁性气体能被磁场吸引，而逆磁性气体能被磁场排斥。吸引或排斥的力与磁化率成正比。,加热线圈,磁风,热磁对流,测量仪表的结构,三 测量仪表的结构与工作原理：,仪表的工作过程,磁风的大小将改变中间通道中的散热条件，磁风越大则散热量越大，环形管中的温度越低。温度的变化将直接导致管壁上铂电阻加热丝的阻值发生变化，,由于冷风先经过R1因此R1的温度低于R2的。R1和R2的电阻将发生变化，电桥的平衡被破坏。因此电桥的不平衡信号可

4、以反应被测气体中的含氧量。,氧化锆氧量计,一、气体扩散与浓差电池,气体扩散,气体扩散的强度与气体的温度T、压力P以及浓度差有关，当T、P恒定时则只与浓度差有关。,氧化锆氧量计,要根据扩散原理测量氧含量就需要一种对氧有选择性的材料，它只能透过氧，而且可将氧的扩散强度转化为电信号。,由氧化锆和氧化钙以及氧化铱混合成的固态电解质具有传导氧离子的特性。,当温度在600850度之间时氧化锆可以通过氧离子，温度超过850度会烧坏氧化锆传感器。,氧化锆氧量计,氧浓差电池的工作原理如下：,在正极一个氧分子从多孔铂电极上获取4个电子成为2个负氧离子并在扩散效应的驱动下进入氧化锆。,铂电极,在负极负氧离子在扩散效应的驱动下离开氧化锆，离开时2个负氧离子失去4个电子并结合成一个氧分子进入P1侧。,氧离子在扩散力驱动下对电子的搬运作用在铂电极上形成浓差电势，当电极电场对负离子的阻碍作用与扩散作用平衡时电势稳定。,氧化锆氧量计,氧浓差电势E的大小可以用能斯特方程描述,当以空气作为参比时电势E为：,氧浓差电势与氧含量的关系,氧化锆探头的结构,检测电路,氧化锆氧量计是一种高灵敏、高稳定、快速和宽范围的氧量测量仪表，可直接在恶劣环境中测量含氧量。,氧化锆探头的安装,气相色谱分析仪,1.气相色谱分析法：基于各种组分吸附和脱离某种介质的差异得到一系列色谱峰，以反映混