GXH红外气体分析仪

1、GXH系列产品知识研发中心 郑军培训内容1 产品概述2 主要技术特性3 工作原理4 仪器的分析部分5 仪器的电子部分6 仪器的使用和维护7 仪器的故障分析与排除1 产品概述 我公司的红外线气体分析器是采用不分光红外物理方法连续测量的流程仪器。 仪器能连续自动测量、指示、记录流程中CO、CO2、CH4、SO2和NO等待测气体的体积浓度。广泛应用于石油、化工、化肥、空分、冶金、建材、电厂、轻工、制药、环保监测和科研等领域。 公司生产和销售的GXH系列产品主要有GXH-101、GXH-102、GXH-103、GXH-104Ex、PA100-GXH、PA100-GXH(A)、PA200-GXH、PA2

2、00-GXH(A)、PA300-GXHEx、PA200-GXH+O2、PA200-GXH(II)+O2、PA200-GXH(W)等。 目前GXH-101至GXH-104Ex已基本停产，主要产品为PA200-GXH、PA200-GXH+O2和PA300-GXHEx。目前BO2000-GXH已经完成开发，正在进行产品样机鉴定。2 主要技术特征2.1 最小量程2.2 零点量程漂移2.3 线性误差2.4 重复性误差2.1 最小量程序号测量对象最小量程GXH-101PA200-GXHPA200-GXH+O2PA200-GXH(II)+O2GXH-103PA100-GXHPA100-GXH(A)PA300

3、-GXHExPA200-GXH(A)PA200-GXH(W)1CO010010-6020010-6020010-62CO202010-6010010-6010010-60510-63CH4010010-6020010-6020010-64SO2010010-6030010-65NO030010-6060010-66NH3050010-6060010-67O203%03%注 1：PA200GXHO2型仪器可同时测量两种组份，但其中一种组份必须是O2。注 2：PA200GXH(II)+O2型仪器可同时测量任意两种红外组份和一组O2组份。2.2 零点量程漂移型号规格零点量程漂移GXH-101CO2:

4、量程5010-63d 不超过满量程的2CO、CH4:量程20010-6其余量程3d 不超过满量程的1GXH-102、 GXH-103、 GXH-104Ex、 PA100-GXH、PA100-GXH（A）3d 不超过满量程的2PA200-GXHCO2：量程5010-63d 不超过满量程的2CO、CH4、NO、SO2:量程20010-6其余量程3d 不超过满量程的1PA200-GXH+O2O23d 不超过满量程的3其余测量对象时，与 PA200-GXH 相同PA300-GXHExPA200-GXH（A）PA200-GXH（II）+O2CO2:量程20010-63d 不超过满量程的2CO、SO2、C

5、H4:量程50010-6NO、NH3：量程100010-6其余量程3d 不超过满量程的1O23d 不超过满量程的3PA200-GXH（W）CO2：量程5010-63d 不超过满量程的22.3 线性误差型号规格线性误差GXH-101 、PA200-GXH、PA200-GXH+O2不超过满量程的1GXH-102、GXH-103、GXH-104Ex、PA100-GXH、PA100-GXH（A） 、PA300-GXHEx 、PA200-GXH（A） 、PA200-GXH（W） 、PA200-GXH（II）+O2不超过满量程的2注：只对第一档量程进行线性误差试验，对于多量程仪器，在第一档量程的线性试验合

6、格后，对其余各档的中点 进行调整，并检查各档的零点转换误差不超过量程的0.4。2.4 重复性误差型号规格重复 性误差GXH-101、PA200-GXH不大于 0.5GXH-102、GXH-103、GXH-104Ex、PA100-GXH、PA100-GXH（A） 、PA300-GXHEx、PA200-GXH（A） 、PA200-GXH（II）+O2不大于 1PA200-GXH+O2O2：不大于 1其余测量对象：不大于 0.5PA200-GXH（W）不大于 13 工作原理3.1光谱的划分3.2气体对红外线的吸收3.3红外分析器的工作原理3.1光谱的划分一般情况下，各种光波按如下划分：紫外光 可见光

7、 红外光 微波 中波 长波波长（）0.38um0.78um1000um15cm2km 从光谱的分布来看，红外线光谱的波长范围只是整个光谱中的一小段，但是由于该仪器的设计和结构以及它的测量组分决定了真正使用的波长范围是2.5um-12um。红外线具有以下特点：n红外光属于热辐射n红外光易于检测n受热物体是红外辐射源3.2气体对红外线的吸收 总的说来，单元素气体分子如N2、Ar等不吸收红外光，多元素气体分子（也称极性分子）如CO2、CO等对红外线辐射进行选择性吸收，即不同的多元素气体分子吸收不同波长的红外光，这也是红外线气体分析器能够正常工作的重要前提。3.3红外分析器的工作原理 红外线气体分析器

8、主要分为分析部分和电子部分，其中，分析部分一般由三大部件组成：u一个能发出特定红外波长的红外辐射源-光源；u一个由参比气室和分析气室组成的测量池；u一个能检测红外辐射并将红外辐射的能量变化转换成电量变化的接收器 由红外光源发出二束能量相等的按照一定频率进行调制的平行光束分别通过参比气室和分析气室后，由于分析气室中的被测气体对红外线的吸收，使原来能量相等的二束红外线产生了能量差，然后又分别进入接收器的参比接收室和测量接收室。再通过薄膜电容器将红外线能量的变化转化成电量的变化，最后通过电气部件的放大整流处理，仪器就能输出一个与被测气体浓度变化相对应的信号供指示或控制。4 仪器的分析部分4.1 GX

9、H-101型分析部分4.2 GXH-103型分析部分4.1 GXH-101型分析部分上图中： 使用该类型分析部分的产品有GXH-101、PA200-GXH、PA200-GXH+O2、PA200-GXH（W）等。4.2 GXH-103型分析部分上图中： 使用该类型分析部分的产品有GXH-102、GXH-103、PA100-GXH、PA100-GXH(A)、PA300-GXHEx、PA200-GXH(II)+O2和BO2000-GXH等。5 仪器的电子部分5.1 前置放大器5.2 电器单元电路5.3 相敏整流器5.4 控制单元电路5.1 前置放大器 前置放大器采用三级直接放大电路，输入级采用输入阻

10、抗较高的低噪音结型场效应管2N4339，末级为一射级输出器。放大器的闭环增益约为50倍与5倍两档，根据被测气体浓度的高低改变插接片S1Brv的位置可选择合适的增益。下图是该电路的简化电路：GXH-101型前置放大器在前置放大器的生产和使用中应注意：1、生产时应准确无误地焊接好各个器件，焊好后应注意检查有无短路等现象，放大电阻的阻值是否正确等；2、当检验发现波形不正确时可以对照工艺进行排除；3、检验合格的前置放大器应保存在干燥塔内待用。5.2 电器单元电路 它是由信号放大部分、电源部分、温控部分、报警部分组成。 红外组分信号放大部分将前置放大器输出的交流信号进行交流放大、带通滤波（中心频率12.

11、5Hz）、整流、滤波、直流放大，将测量信号变成0.20.9V后输入到控制单元。 电源部分提供仪器所需的+5V、+15V、-15V、+18V、+12V、+168V电源。 温控部分对温度信号进行放大后输入给控制单元，并对加热器进行开关控制。 报警部分输出报警开关信号。 注：氧组分信号放大部分将氧传感器输出的信号放大、滤波，将测量信号变成0.051.5V范围内后输入到控制单元在电器单元的生产和使用中应注意：1、要确保焊接好后的电路板无短路等故障；2、如发现某个功能模块无法工作，应首先检查电源是否都正常，然后检查模块的输入和输出，直至发现故障原因；3、电器单元上有220VAC，在使用中禁止在带电情况下

12、接触220VAC区域，另外，T3的外壳是168VDC，也应避免接触。5.3 相敏整流电路在相敏板生产和使用中应注意：1、CD4013属于易损坏器件，如相敏板工作不正常，应考虑更换CD4013；5.4 控制单元电路 控制单元主要由微处理器、显示、模/数转换、数/模转换、温度与报警控制等几部分电路，其功能示意图如下：微处理系统操作键盘高精度ADC图形点阵LCD温度与报警控制电路高精度DAC在控制单元生产和使用中应注意：1、由于控制单元器件引脚间距较小，因此在焊接中应注意避免短路等故障；2、在写程序时应将拨码开关W1拨至断开状态，程序写完后，应立即将拨码开关W1拨至接通状态；3、如控制单元程序下载正

13、常，工作时无显示应可以考虑更换D6、D11和D14等器件；4、如控制单元发生初始化失败等现象，可以考虑更换D11；5、在控制单元应用于除红外分析器之外的分析器时，可以考虑将温度信号测量线路中的电容更换为1K 的电阻，可以解决温度不稳的现象；6、信号输入的幅值应限定在02.5VDC范围内，尤其是不能有负信号输入，以免损坏AD7714。6 仪器的使用和维护6.1 仪器的启动和预热6.2 仪器光栏调整和相位调节6.3 仪器零点调整6.4 仪器终点调整6.5 仪器的维护6.1 仪器的启动和预热 接通电源即可使仪器启动，投入运行，显示器显示出测量值，这时不要对仪器进行任何调整，对仪器的调整应在预热12h

14、以后进行。6.2 仪器光栏调整和相位调节 光栏调节主要是调节红外辐射参比光路和测量光路的光路平衡，可通过光源光栏粗调螺钉ST6和光源光栏微调螺钉ST7来实现。相位调节主要是调节切光片对参比光路和测量光路进行反相调制时的切光相位，可通过相位调节螺钉ST8来实现。 ST6在仪器的内侧，ST7和ST8在仪器的外侧，在进行光栏调节和相位调节时，因仪器是处于运行状态，操作者必须十分细心并且对可能产生的危险很熟悉，千万不能触及辐射源供电电缆，前置放大器的插头座、测量池的加热装置和接收器的加热装置等。光栏调节和相位调节的具体方法如下： 打开机箱门，将零点标准气通入仪器，电器单元上拨码开关S2接通N位置，调节

15、电器单元上零点电位器RP2，使仪器电器单元输出的信号为0V左右（out处外接仪表显示）。 电气零点调好后，将S2接通M位置，调节光栏粗调螺钉ST6，光栏细调螺钉ST7，使仪器电气单元输出的指示值为0V左右（out处外接仪表显示）。 再将S2接通A位置，调节光源上螺钉ST8，使仪器电气单元输出的指示值为最小（out处外接仪表显示）。 将通入仪器的零点标准气改换成终点标准气，S2接通M位置，调节相位调节电路板上RP1电位器，使电器单元输出的指示值为最大值（out处外接仪表显示）。 重新通入零点标准气，按和的方法再次调整，反复多次，直到将S2接通M位置时电气单元输出的指示值为0V左右（out处外接仪

16、表显示），而切换到A位置时器电气单元输出的指示值为最小（out处外接仪表显示，越小越好）。这时说明光栏调节和相位调节基本调好。 光栏调节和切光相位调节完成后将S2接通M位置，关闭分析机箱门。 光栏调节和相位调节在仪器出厂前都进行过仔细的调整，一般不需调整。对于正常使用的仪器，在第一次调整后也不需要在以后的使用中再次进行调整。必须调整时，应达到热平衡后进行。 首先将电器单元上S2置N位置，调节电位器RP2使电器单元输出的指示值为0.2V左右，然后将S2置M位置。 光栏调节通过调节光源上的光栏调节螺钉S10来实现。调节时，向仪器内通入零点标准气，顺时针或反时针方向调整光栏调节螺钉，使仪器电气单元输

17、出的指示值为0.2V左右。这时说明仪器的光路已调整平衡。在进行光栏调节时，因仪器是处于运行状态，操作者必须十分细心并且对可能产生的危险很熟悉，千万不能触及辐射源供电电缆，前置放大器的插头座。6.3 仪器零点调整 当预热时间足够时，在连续向仪器内通入零点标准气的情况下，调整电气单元上零点调节电位器RP2，使仪器电气单元输出的指示值为0.2V左右。但在第一次调整时，由于运输过中的震荡，可能会使某些螺钉松动或者通过长期运转后引起较大的漂移的情况下，在调整仪器的零点之前，应首先调整仪器光路的平衡,然后再进行零点调整。6.4 仪器终点调整n仪器中心频率调整 向仪器内通入流量恒定的量程终点值的标准气，待指

18、示稳定后，调整相敏板上电位器RP1和电气单元上电位器RP1，使仪器的指示值为最大。仪器出厂前都进行过仔细的调整，用户一般不需调整。n注：不带相敏板的仪器只需要调节电气单元上电位器RP1即可。n仪器终点调整 仪器终点的调整必须在零点首先调整好以后再进行。向仪器内通入流量恒定的量程终点值的标准气，待指示稳定后，调整电气单元上终点电位器RP3，使仪器电气单元输出的指示值为1.0V左右。如果电位器已经调到底还无法使指示值达到要求，则调整电气单元上的波微开关S1（开关上1、2、3、4档分别将测量信号依次减小）。然后再调整终点电位器，使仪器电气单元输出的指示值为1.0V左右。 终点标准气应尽可能与仪器量程

19、终点接近，但因标准气的配制较困难，所以终点标准气的标称值最低应不低于满刻度的98%为好。 6.5 仪器的维护 仪器在正常运行过程中，保证仪器的正常工作条件是用好仪器的关键所在。对于仪器本身还应注意下列日常维护工作：a 每过一定的时间间隔对仪器进行一次零点和终点的校对。在投运的前几周内可每周进行一次校对，以后可每月或更长时间进行一次校对。校对时机箱门不必打开。b 必须经常检查仪器的气样入口前的过滤器是否被污染，供气是否正常。必要时还应检查分析气室前的保护性过滤器是否堵塞。c 如果被测气体中含有较高浓度的可燃气体或强腐蚀性气体时，那么要每月一次对测量气体回路进行密封性检查。检查时可不必停机可打开箱门。7 仪器的故障分析与排除 仪器在出厂前都经严格的测试和检验，