气体成分分析仪表检测仪表 (2).ppt

第六节气体成分分析仪表氧化锆探头和变送器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氧化锆探头第7页,共23页，星期六，2024年，5月第六节气体成分分析仪表三、热导式气体分析仪检测原理基于待测组分的导热系数被测气体中其它组分有明显的差异表征物质导热能力大小的物理参数是导热系数λ，λ越大，说明该物质容易导热，反之不易导热第8页,共23页，星期六，2024年，5月第六节气体成分分析仪表实验证明，对于混合物，其导热系数λ可用下式计算其中λi—第i组分的导热系数Ci—第i组分所占的百分含量由于氢气的导热系数是其他气体的好多倍的缘故，所以这方法最适合用于氢气含量的检测第9页,共23页，星期六，2024年，5月第六节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热导池结构第10页,共23页，星期六，2024年，5月第六节气体成分分析仪表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，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，电阻丝通以恒定电流I0，则电阻丝的散热为而电阻丝产生的热量为第11页,共23页，星期六，2024年，5月第六节气体成分分析仪表热平衡时Q＝Q′。如果混合气体的导热系数λ愈大，其散热条件愈好，热平衡时的温度tn也愈小，反之，λ愈小，tn愈高，Rn愈大，从而通过电阻的变化测量导热系数电阻Rn的测量可通过电桥实现第12页,共23页，星期六，2024年，5月第六节气体成分分析仪表四、红外式气体分析仪气体对红外线的吸收红外线是指波长为0.76～1000μm范围内的电磁波。既然它是一种电磁波，因此它具有折射、反射、散射、干涉和吸收等性质。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。第13页,共23页，星期六，2024年，5月第六节气体成分分析仪表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，即第14页,共23页，星期六，2024年，5月第六节气体成分分析仪表检测原理下面我们以CO2红外线气体成分检测器的工作原理。它是双光束测量系统，灯丝通电后发出两束强度几乎相等的红外线，波长一般在3～10μm，灯丝一般采用镍铬合金丝。光路中装有切光片，可连续遮段光源为了简便起见，首先讨论一下切光片不动，并且没有遮断光路的情况。一束红外线经过参比室，到达检测器的左气室；另一束经过工作气室，到达检测第15页,共23页，星期六，2024年，5月第六节气体成分分析仪表器的右气室，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，柱体作定极第16页,共23页，星期六，2024年，5月第六节气体成分分析仪表但是由于样气中气体浓度的变化而引起的检测器气室内温度或压力的变化是极小的，铝箔的位移只不过10－2μm，相应的C变化显然也是极小的，因此要直接正确地测量C地改变量是极为困难的。为此在红外线气体分析器上在光源后面加了一个切光片。使进入参比气室和工作气室的红外线成为两束同步的断续红外辐射，这种作用称为调制第17页,共23页，星期六，2024年，5月第六节气体成分分析仪表假设被测气体中只有待测组分吸收特定波长的红外线。如果其他组分也对红外线有吸收，则情况就不一样了背景气体吸收的红外光波长与待测气体的不一样第18页,共23页，星期六，2024年，5月第六节气体成分分析仪表背景气体吸收的红外线波长与待测气体有部分重叠第19页,共23页，星期六，2024年，5月第六节气体成分分析仪表五、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