实验一标准气体与辅助气体实验.doc

实验一 标气与辅助气体实验 一、实验目的 1、掌握标准与辅助气体的基本概念及其选择使用； 2、了解气瓶和减压阀； 3、掌握气瓶气体使用时间的计算方法； 4、掌握实验数据的采集、测试和处理方法。 5、掌握标气和辅助气体的使用过程中的具体操作过程。 二、分析仪器的工作原理 本实验依托磁压力式氧分析器，使学生理解标气与辅助气体的选择和使用。 仪器流程原理如图1所示。 图1 流程原理工作图 参比气体和测量气体经仪器入口（G10E 和 G20E）进入仪器，同时进入气体分配部件（GV），并由气体分配器内的过滤片（F10 和 F20）进行保护性过滤，极少一部分气体经由毛细管进入测量池（MK），大部分气体则从仪器的出口（G10A）排出机外，这样可使进入测量池的参比气体和测量气体的压力、流量保持稳定与平衡。 图2 测量气室工作原理 ΔP－压差；MG－测量气体；VG－参比气体；MG+VG－混合气体 如图2，参比气VG和测量气MG相对进入测量池的磁隙中，在膜片泵MP的抽吸作用下， MG +VG混合气体经测量池底部的中间出口进入缓冲器DS中，然后从仪器出口G10A排出。 磁隙位于电磁铁线圈EM的中间，当EM通入12.5Hz的交流电流时，便在磁隙周围产生相同频率的磁场，两种气体通过磁场时，由于氧的顺磁性而使气体中的氧分压发生变化，而且压力的变化与气体中的氧浓度成严格的线性关系。当测量气和参比气的氧浓度相同时，这两种气体间无压差存在，这就是仪器的零点(参考点)。当二者氧浓度不同时，两种气体间就会产生一压差ΔP，此压差传递到接收器E中的钛膜电极E4的两侧，使薄膜电容器的钛膜电极(可动电极)产生偏移，薄膜电容器的电容量发生变化，将压差信号转换成与之成比例的电信号，经电子电路HAE放大，处理后由输出端子输出，并在仪器的显示表头G1上同时指示出来(接收器的工作原理与红外气体分析器相似)。 三、分析仪器的主要技术参数 1.测量对象、量程规格 (1)仪器可为二个量程，量程转换比（最小量程跨度与最大量程跨度之比）1:2。 (2)测量对象、基本量程测量范围 测量对象：O2 最小测量范围：0～1% 最大测量范围：0～100% (3)抑制量程 选择不同参比气可使仪器的零点不为零，但其量程跨度必须在基本量程跨度内。 2.主要技术性能指标 仪器主要技术性能指标见表1。 表1 主要技术性能指标 3.影响量的额定工作范围（仪器的使用条件） 仪器的使用条件见表2。 表2 仪器的使用条件 4.输出信号、功率 (1)输出信号 电流信号： 0mA～20mA 或 4mA～20mA 任选，电流输出负载≤550Ω； (2)消耗功率： ≤90W 四、仪器的组成 1. 仪器总体结构 仪器由分析部分、电气单元部分、控制单元部分及机箱部分组成。显示器和微机板组成控制单元安装在箱盖上。仪器的机箱是由轻金属压铸而成，所有的组成部分都装在防尘、防溅水型的机箱内。见图3、图4、图 5、图 6。 图3 仪器的正面视图 图4 仪器的背面视图 图5 仪器的右面视图 箱盖的正侧有四颗六角螺钉 G5，松下六角螺钉可将箱盖打开，箱盖与机箱内的支承底板相连，而支承底板又与导轨相连。电气单元装在角板上，而角板由安装在支承底板上的四根六角柱固定。在支承底板上自左向右安装着膜片泵、缓冲器、前置放大器、接收器、测量池等分析部件。其中前置放大器、接收器、测量池安装在分析底板上，而分析底板被吊装在支承底板上，将箱盖往下翻转拉出，电气单元、分析部件可连同支承底板一起向外抽出，便于调整。电源接线端子和信号输出端子在电气单元右侧。在调好仪器的各个旋钮后，必须锁紧箱门。仪器 的指示值可通过显示器组件 G2 观察。电源电缆和信号输出电缆通过机箱背面的电缆紧固螺钉 G7 通入机箱内。旋紧螺钉，可使箱内外空气隔绝。箱盖和机箱之间有橡皮密封圈，关紧箱盖后可防止可燃易爆气体或腐蚀性气体进入箱内。由于机箱密封性良好，可防止水分进入，属于防溅水型结构，同时保证箱内温度稳定而不受外界异常气温变化的影响。 机箱右侧铭牌 G9 上标明了如下内容：供电电源、测量对象和量程范围等。 2. 分析部件 接收器、测量池、气体分配器装在分析底板上，膜片泵、缓冲器直接装在支承底板上，它们是分析部分的几个主要部件。取掉电气单元及角板、六角柱，分析部分见图6。 图6 仪器的分析部分正面视 图6 中符号及名称（或功能）如下。 (1)接收器（E） 外壳由不锈钢制成的接收器（E）用二个固定螺钉（E7）固定在温控底座上，而温控底座用二个螺钉自下而上固定在分析底板（G11）上。接收器与测量池（MK）之间用两个“O”型圈密封。接收器中薄膜电容器的钛膜电极和固定电极与接收器外壳是绝缘的（图1中的 E4 和 E5），并通过两个玻璃绝缘柱的弹簧触点同前置放大器连接