氣體成分分析儀表檢測(cè)儀表

氣體成分分析儀表檢測(cè)儀表第1頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表氣體成分分析儀表的組成框圖采樣裝置預(yù)處理系統(tǒng)氣體成分分析儀表的組成框圖采樣系統(tǒng)傳感器信號(hào)放大和處理單元顯示單元控制單元第2頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表按測(cè)量原理分類主要有電化學(xué)式熱學(xué)式光學(xué)式射線式磁學(xué)式色譜式電子光學(xué)式和離子光學(xué)式第3頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表二、氧量分析儀

工作原理利用氧化鋯電解質(zhì)作傳感器，測(cè)量混合物氣體中氧氣的含量氧化鋯（ZrO2）是一種陶瓷固體電解質(zhì)，在高溫下有良好的離子導(dǎo)電特性。作為氧含量檢測(cè)用的氧化鋯一般都摻入一定量（通常15%）的化學(xué)CaO（也可以Y2O2）作為穩(wěn)定劑，經(jīng)高溫焙燒后則形成穩(wěn)定的螢石型立方晶系第4頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表氧化鈣固溶在氧化鋯中，其中Ca＋2置換了Zr＋4的位置，而在晶體中留下了氧離子空穴。空穴的多少與摻雜量有關(guān)如果在一塊ZrO2電解質(zhì)的兩側(cè)分別附上一個(gè)多孔鉑電極，若兩側(cè)氣體的含氧量不同，則在兩電極間就會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)，該電勢(shì)稱為濃差電勢(shì)第5頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表在電池的正極：在電池的負(fù)極：電池反應(yīng)：濃差電勢(shì)的大小可由能斯特公式?jīng)Q定：pR為參比氣體氧分壓，一般用空氣作參比氣體，則pR＝21000Pa（視地區(qū)環(huán)境不同）第6頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表氧化鋯探頭和變送器氧化鋯氧含量測(cè)量的檢測(cè)器有各種的形式（形狀）在氧化鋯檢測(cè)器中，最重要的是控制氧化鋯的工作溫度：一般檢測(cè)器中均有恒溫控制裝置，以保證氧化鋯工作在恒定的溫度；另一方面，還要選取合適的溫度值氧化鋯探頭第7頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表三、熱導(dǎo)式氣體分析儀

檢測(cè)原理基于待測(cè)組分的導(dǎo)熱系數(shù)被測(cè)氣體中其它組分有明顯的差異表征物質(zhì)導(dǎo)熱能力大小的物理參數(shù)是導(dǎo)熱系數(shù)λ，λ越大，說(shuō)明該物質(zhì)容易導(dǎo)熱，反之不易導(dǎo)熱第8頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于混合物，其導(dǎo)熱系數(shù)λ可用下式計(jì)算

其中λi—第i組分的導(dǎo)熱系數(shù)

Ci—第i組分所占的百分含量由于氫氣的導(dǎo)熱系數(shù)是其他氣體的好多倍的緣故，所以這方法最適合用于氫氣含量的檢測(cè)第9頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表熱導(dǎo)式氣體分析儀熱導(dǎo)式氣體分析儀由傳感器（常稱為熱導(dǎo)檢測(cè)器或熱導(dǎo)池）、測(cè)量電路、顯示單元、電源和溫度控制器等組成。熱導(dǎo)池是將混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的關(guān)鍵部件熱導(dǎo)池結(jié)構(gòu)

第10頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表0℃時(shí)的電阻值為R0，通過(guò)電流I后，電阻絲產(chǎn)生熱量并向四周散射，由于氣體流量很小，氣體帶走的熱量可忽略。熱量主要是通過(guò)氣體傳向氣室壁。設(shè)氣室壁溫度tc恒定（一般都設(shè)置有恒溫裝置），電阻絲達(dá)到熱平衡時(shí)的溫度為tn，電阻絲通以恒定電流I0，則電阻絲的散熱為而電阻絲產(chǎn)生的熱量為

第11頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表熱平衡時(shí)Q＝Q′。如果混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)λ愈大，其散熱條件愈好，熱平衡時(shí)的溫度tn也愈小，反之，λ愈小，tn愈高，Rn愈大，從而通過(guò)電阻的變化測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)電阻Rn的測(cè)量可通過(guò)電橋?qū)崿F(xiàn)第12頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表四、紅外式氣體分析儀氣體對(duì)紅外線的吸收紅外線是指波長(zhǎng)為0.76～1000μm范圍內(nèi)的電磁波。既然它是一種電磁波，因此它具有折射、反射、散射、干涉和吸收等性質(zhì)。紅外線氣體成分檢測(cè)主要是利用紅外線的吸收性質(zhì)。歸納起來(lái)具有以下特點(diǎn)：同種氣體對(duì)紅外線的吸收能力因紅外線的波長(zhǎng)不同而不同。第13頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表單原子分子氣體和無(wú)極性的雙原子分子氣體不吸收紅外線，而具有異核分子的大多數(shù)氣體在某些特定的波長(zhǎng)下對(duì)紅外線有強(qiáng)烈的吸收氣體吸收了紅外線輻射以后，溫度升高使壓力（體積）增加氣體對(duì)紅外線的吸收遵循朗伯—比爾定律，即

第14頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表檢測(cè)原理下面我們以CO2紅外線氣體成分檢測(cè)器的工作原理。它是雙光束測(cè)量系統(tǒng)，燈絲通電后發(fā)出兩束強(qiáng)度幾乎相等的紅外線，波長(zhǎng)一般在3～10μm，燈絲一般采用鎳鉻合金絲。光路中裝有切光片，可連續(xù)遮段光源為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，首先討論一下切光片不動(dòng)，并且沒(méi)有遮斷光路的情況。一束紅外線經(jīng)過(guò)參比室，到達(dá)檢測(cè)器的左氣室；另一束經(jīng)過(guò)工作氣室，到達(dá)檢測(cè)第15頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表

器的右氣室，檢測(cè)器中間用一張鋁箔和它旁邊的鋁合金柱體構(gòu)成一個(gè)電容器，其中鋁箔為動(dòng)極，柱體作定極第16頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表但是由于樣氣中氣體濃度的變化而引起的檢測(cè)器氣室內(nèi)溫度或壓力的變化是極小的，鋁箔的位移只不過(guò)10－2μm，相應(yīng)的C變化顯然也是極小的，因此要直接正確地測(cè)量C地改變量是極為困難的。為此在紅外線氣體分析器上在光源后面加了一個(gè)切光片。使進(jìn)入?yún)⒈葰馐液凸ぷ鳉馐业募t外線成為兩束同步的斷續(xù)紅外輻射，這種作用稱為調(diào)制第17頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表假設(shè)被測(cè)氣體中只有待測(cè)組分吸收特定波長(zhǎng)的紅外線。如果其他組分也對(duì)紅外線有吸收，則情況就不一樣了背景氣體吸收的紅外光波長(zhǎng)與待測(cè)氣體的不一樣第18頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表背景氣體吸收的紅外線波長(zhǎng)與待測(cè)氣體有部分重疊第19頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表五、色譜儀前面的成分分析方法有一個(gè)共同的特點(diǎn)，只能自動(dòng)連續(xù)地分析混合氣體中某一組分的含量，而色譜儀是一種能對(duì)混合物進(jìn)行全面分析，能鑒定混合物是由哪些組分組成，并能測(cè)出各組分的含量。因此這種儀器得到廣泛的應(yīng)用。第20頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表檢測(cè)原理色譜分析方法是利用色譜柱將混合物各組分分離開(kāi)來(lái)，然后按各組分從色譜柱出現(xiàn)的先后順序分別測(cè)量，根據(jù)各組分出現(xiàn)的時(shí)間及測(cè)量值的大小可確定混合物的組成以及各組分的濃度。固定相對(duì)某一組分的吸收能力越強(qiáng)，則流出柱口的時(shí)間越慢，如果在柱的出口處安裝一個(gè)檢測(cè)器，測(cè)出各組分的濃度，就可以得到一個(gè)色譜圖。模型演示第21頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表色譜法根據(jù)固定相和流動(dòng)相的不同，可分為：氣液色譜氣固色譜液液色譜液固色譜氣相色譜（流動(dòng)相為氣體）液相色譜（流動(dòng)相為液體）氣相色譜柱液相色譜柱第22頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表色譜圖色譜圖是色譜定性定量分析的基礎(chǔ)色譜圖的術(shù)語(yǔ)基線滯留時(shí)間死時(shí)間校正滯留時(shí)間峰高第23頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表峰寬半峰寬峰面積分辨力氣相色譜儀的定性和定量分析定性分析滯留時(shí)間方法加純物質(zhì)方法第24頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣體成分分析儀表定量分析定量進(jìn)樣法面積歸一化法