L成份检测、机械量检测-公开课件.ppt

自动检测技术及仪表 Test Measurement Technologyand Automatic Instrumentation 第②部分过程参数检测 第三章　检测仪表 MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 氧量分析仪 热导式气体分析仪表 气相色谱分析仪表 机械量检测仪表 距离、厚度检测仪表 力、力矩检测仪表 转速检测仪表 加速度、振动检测仪表 MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 目的是分析各种气体混合物中各组分的含量，或其中某一组分的含量。 气体成分的检测特点与温度、压力检测方法不一样，一般有一个取样系统，取出被测样品，由过滤器，分离，冷却器和抽吸设备等组成。 MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 气体成分分析仪表的组成框图 MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 按测量原理分类主要有 电化学式 热学式 光学式 射线式 磁学式 色谱式 电子光学式和离子光学式 MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 氧量分析仪 利用氧化锆电解质作传感器，测量混合物气体中氧气的含量。 氧化锆（ZrO2）是一种陶瓷固体电解质，在高温下有良好的离子导电特性。作为氧含量检测用的氧化锆一般都掺入一定量（通常15%）的氧化钙（CaO）作为稳定剂，经高温焙烧后则形成稳定的萤石型立方晶系。 氧化钙固溶在氧化锆中，其中 Ca＋2 置换了 Zr＋4 的位置，而在晶体中留下了氧离子空穴。空穴的多少与掺杂量有关。 MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 氧量分析仪 如果在一块 ZrO2 电解质的两侧分别附上一个多孔铂电极，若两侧气体的含氧量不同，则在两电极间就会出现电势，该电势称为浓差电势。 浓差电势由能斯特公式决定 MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 氧量分析仪 氧化锆氧含量测量的检测器有各种的形式（形状） 在氧化锆检测器中，最重要的是控制氧化锆的工作温度。一般检测器中均有恒温控制装置，以保证氧化锆工作在恒定的温度；另一方面，还要选取合适的温度值。 MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 热导式气体分析仪 表征物质导热能力大小的物理参数是导热系数，导热系数越大，说明该物质容易导热，反之不易导热。 实验证明，对于混合物，其导热系数可用下式计算 待测组分的导热系数与被测气体中其它组分有明显差异 被测气体中其它组分的导热率差别不大 MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 热导式气体分析仪 热导式气体分析仪由传感器（常称为热导检测器或热导池）、测量电路、显示单元、电源和温度控制器等组成。 热导池是将混合气体的导热系数的变化转换为电阻值变化的关键部件。 MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 热导式气体分析仪 0℃ 时的电阻值为 R0，通过电流 I 后，电阻丝产生热量并向四周散射。电阻丝产生的热量为 由于气体流量很小，气体带走的热量可忽略。热量主要是通过气体传向气室壁。 设气室壁温度 tc 恒定（一般都设置有恒温装置），电阻丝达到热平衡时的温度为 tn，则电阻丝的散热为 MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 热导式气体分析仪 热平衡时 电阻 Rn 的测量可通过电桥实现 MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 红外式气体分析仪 红外线是指波长为 0.76 ～ 1000?m 范围内的电磁波。红外线气体成分检测主要是利用红外线的吸收性质。归纳起来具有以下特点： 同种气体对红外线的吸收能力因红外线的波长不同而不同； 单原子分子气体和无极性的双原子分子气体不吸收红外线，而具有异核分子的大多数气体在某些特定的波长下对红外线有强烈的吸收； MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 红外式气体分析仪 气体吸收了红外线辐射以后，温度升高使压力（体积）增加； 气体对红外线的吸收遵循朗伯-比尔定律，即 MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 红外式气体分析仪 检测器中间用一张铝箔和它旁边的铝合金柱体构成一个电容器，其中铝箔为动极，柱体作定极。 MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 气相色谱仪 前面的成分分析方法有一个共同的特点，只能自动连续地分析混合气体中某一组分的含量，而色谱仪是一种能对混合物进行全面分析，能鉴定混合物是由哪些组分组成，并能测出各组分的含量。 MT,AI ?? 检测仪表 气体成分分析仪表 气相色谱仪 色谱分析方法是利用色谱柱将混合物各组分分离开来，然后按各组分从色谱柱出现的先后顺序分别测量，根据各组分出现的时间及测量值的大小可确定混合物的组成以及各组分的浓度。 固定相对某一组分的吸收能力越强，则流出柱口的时间越慢，如果在柱的出口处安装一个检测器，测出各组分的浓度， 就