《成分检测仪表zy》ppt课件

1、过程控制与自动化仪表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第六节化学成分检测仪表 一一 红外式气体成分检测仪表红外式气体成分检测仪表 二二 氧量分析仪表氧量分析仪表 三三 气相色谱分析仪气相色谱分析仪化学成分检测仪表的种类检测方法仪表称号热学方法热导式分析仪，热化学式分析仪，差热式分析仪等磁力方法热磁式分析仪，热力机械式分析仪等光学方法光电比色分析仪，红外吸收分析仪，紫外吸收分析仪，光干涉分析仪，光散射式分析仪，分光光度分析仪，激光分析仪等射线方法X射线分析仪，电子光学式分析仪，核辐射式分析仪，微波式分析仪等电化学方法电导式分析仪，电量式分析仪，电位式分析仪，电解式分析仪

2、，氧化锆氧量分析仪，溶解氧检测仪等色谱分别方法气相色谱仪，液相色谱仪等质谱分析方法静态质谱仪，动态质谱仪等波谱分析方法核磁共振波谱仪，电子顺磁共振波谱仪 共振波谱仪等其它方法晶体振荡分析仪，气敏式分析仪，化学变色分析仪等常用气体的红外线强吸收波长气体称号气体称号分子式分子式强吸收波长强吸收波长 气体称号气体称号分子式分子式强吸收波长强吸收波长二氧化碳二氧化碳2.7,4.26,14.5甲烷甲烷3.3,7.7一氧化碳一氧化碳4.65乙炔乙炔13.7二氧化硫二氧化硫7.35乙烯乙烯10.5二氧化氮二氧化氮6.2硫化氢硫化氢76氨气氨气10.4水气水气2610一氧化氮一氧化氮5.2红外式气体成分检测仪

3、表4 根据气体对红外线的强吸收特性，利用传感元件丈量红外辐射能以丈量气体成份。Bell定律：定律：)(0expkcliII近似式：近似式：)1 (0kclIIi红外式检测满足的条件：红外式检测满足的条件：1存在吸收峰；存在吸收峰；2与其他气体无化学反响；与其他气体无化学反响；3去除干去除干扰气体；扰气体；4c较大时，较大时，l 应较小应较小0I为透射后的光强度为透射后的光强度iI为入射光强度为入射光强度 红外式气体成分检测仪表光源光源平行光束平行光束切光片切光片光脉冲光脉冲滤波气室滤波气室吸收干扰组分吸收干扰组分两室两室能量差能量差监测室监测室压差压差电容变化电容变化正比于被测组分的含量。正比

4、于被测组分的含量。缺乏：缺乏：1不能保证线性；不能保证线性；2不不能检测双原子分子能检测双原子分子(如氧气、氯气如氧气、氯气和单原子分子如氩气气体；和单原子分子如氩气气体；3一台仪表只能测一种被测气体。一台仪表只能测一种被测气体。氧量分析仪表 氧量分析仪表氧量分析仪表 在现代消费过程中，尤其是在熄灭和氧化反响过程中，以及在空气分别、平安维护和粮食果品储存等方面，准确丈量和严厉控制混合气体中的含氧量对工业消费有着非常重要的意义。 二二 氧化锆氧量计氧化锆氧量计 一一 热磁性氧气分析仪表热磁性氧气分析仪表 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

5、外磁场强度 和附加磁场强度 之和。BHH热磁性氧气分析仪表热磁性氧气分析仪表 一 气体的磁化原理： )(0HHBkHHHH成正比和而HkB)1(0HB 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，否那么者 称为逆磁性物质。而在一切气体物质中氧是顺磁性最强的物质。00k0k常见气体磁化率表常见气体磁化率表设有 种气体混合，总磁化率为 ，总体积 那么：nmk1mq2221qokqokoksm由于氧气的 远高于混合气体中其他气体的 所以：2kosk22qokokm磁风的构成二 磁风的构成 另一方面，顺磁性物质的磁化率 与绝对温度的平方 成反比:k2T2/Tk 在外磁场作用下

6、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。NS2O2ONS加热线圈2O2O磁风 热磁对流丈量仪表的构造三 丈量仪表的构造与任务原理：仪表的任务过程 磁风的大小将改动中间通道中的散热条件，磁风越大那么散热量越大，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，电桥信号两侧温差磁风含氧量 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以反响被测气体中的含氧量。氧化锆氧量计氧化锆氧量计一、气体分散与浓差电池%70%3022NO%80%2022OH2O2H2N 气体分散 气

7、体分散的强度与气体的温度T、压力P以及浓度差有关，当T、P恒定时那么只与浓度差有关。氧化锆氧量计氧化锆氧量计 要根据分散原理丈量氧含量就需求一种对氧有选择性的资料，它只能透过氧，而且可将氧的分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经过氧离子，温度超越850度会烧坏氧化锆传感器。2O2O2O2O2O2O2ZrO铂电极 在氧化锆两侧烧结一层多孔的铂电极就可以制成所谓的氧浓差电池。氧化锆氧量计氧化锆氧量计 氧浓差电池的任务原理如下： 在正极一个氧分子从多孔铂电极上获取4个电子成为2个负氧离子并在分散效应的驱动下

8、进入氧化锆。22224)(OepO2O2O2O2O2O2O2ZrO铂电极2P1P 在负极负氧离子在分散效应的驱动下分开氧化锆，分开时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。)(42122pOeO 氧离子在分散力驱动下对电子的搬运作用在铂电极上构成浓差电势，当电极电场对负离子的妨碍作用与分散作用平衡时电势稳定。氧化锆氧量计氧化锆氧量计氧浓差电势E的大小可以用能斯特方程描画 当以空气作为参比时电势E为：12lnppnFRTE 为氧分压（氧携电子数）为绝对温度，为常数，和其中21,4ppnTFR则有：若电极两侧的压力均为 p111/VVpp222/VVpp1212ln/lnnFRTPp

9、PpnFRTE1418 .20lg1049615. 08 .20lnTnFRTE氧浓差电势与氧含量的关系氧浓差电势与氧含量的关系mVmVmV1.0073.202.2054.124.5036.811.1070.912.4052.015.0034.261.2068.792.6050.085.5031.961.3066.852.8048.296.0029.851.4065.063.0046.626.5027.911.5063.393.2045.067.0026.111.6061.823.4043.597.5024.451.7060.363.5042.878.0022.881.8058.973.6042.218.5021.421.9057.673.8040.909.0020.042.0056.414.0039.669.5017.73氧化锆探头的构造氧化锆探头的构造检测电路检测电路 氧化锆氧量计是一种高灵敏、高稳定、快速和宽范围的氧量丈量仪表，可直接在恶劣环境中丈量含氧量。氧化锆探头的安装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气相色谱分析法：基于各种组分吸附和脱离某种介质的