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《檢測技術(shù)及儀表 教學課件 ppt 作者 樊春玲 第6章 工業(yè)分析儀表》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第6章工業(yè)分析儀表教學目的與要求1.掌握工業(yè)分析儀表的組成和基本原理；2.掌握熱導式氣體分析儀的原理和結(jié)構(gòu)特點；3.掌握氧量分析儀的原理和結(jié)構(gòu)特點；4.掌握pH、濕度、密度的測量原理和相應(yīng)的分析儀表。主要內(nèi)容6.1工業(yè)分析儀表簡介6.2熱導式氣體分析儀6.3氧量分析儀6.4pH值的自動測量6.5濕度的自動測量6.6密度的自動測量6.1工業(yè)分析儀表簡介分析儀表是對物質(zhì)的組成和性質(zhì)進行分析和測量，并能直接指示物質(zhì)的成分及含量的儀表。分析儀表分為實驗室用儀表和工業(yè)用自動分析儀表。前者用于實驗室，其分析結(jié)果較準確，通常是先人工現(xiàn)場取樣，然后進行人工進樣分析。而后者
2、用于連續(xù)生產(chǎn)過程中，周期性自動采樣，連續(xù)自動進樣分析，隨時指示、記錄、打印分析結(jié)果，所以工業(yè)分析儀表又稱為在線分析儀表或過程分析儀表。工業(yè)分析儀表的基本組成工業(yè)分析儀表一般由取樣及預處理系統(tǒng)、檢測器、信號處理及轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及顯示裝置四部分組成，如圖6-1所示。6.2熱導式氣體分析儀熱導式氣體分析儀，是熱學式成分分析儀器的一種，這種分析儀器在工業(yè)上已經(jīng)有幾十年的應(yīng)用歷史。類型很多，能分析的氣體也很廣泛，可分析氣體混合物中某個組分的百分含量，如分析混合氣體中H2、CO2、SO2、NH3、Ar等氣體的含量，是目前氣體成分分析儀器中比較基本和重要的一種。熱導式氣體分
3、析儀在化肥工業(yè)和有氫氣作業(yè)的工業(yè)流程中，應(yīng)用極為廣泛。以熱導式氣體分析儀作為變送器組成的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動調(diào)節(jié)，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量，安全生產(chǎn)和節(jié)能等有一定的作用。此外，熱導檢測器也廣泛應(yīng)用于氣相色譜儀和實驗室分析中。6.2.1熱導分析的基本原理由傳熱學知，同一物體各部分之間，或者互相接觸的兩物體之間，若存在著溫度差，則熱量會從高溫部分傳遞到低溫部分，或者從高溫物體傳向低溫物體，這種傳遞熱量的方式叫熱傳導，簡稱導熱。固體、液體和氣體都有導熱能力。一般來說，固體導熱能力強于液體和氣體，氣體導熱能力最弱。物體的導熱能力以熱導率來表示，物體傳熱的
4、關(guān)系可用傅里葉定律描述，即單位時間內(nèi)傳導的熱量和溫度梯度以及垂直于熱流方向的截面積成正比。（6-1）（6-1）由該式可以看到，通過介質(zhì)微元等溫面?zhèn)鲗У臒崃?，不僅與等溫面處溫度梯度有關(guān)，而且與介質(zhì)的熱導率成正比。介質(zhì)的熱導率越大，在同樣的溫度梯度情況下，通過單位微元等溫面?zhèn)鲗У臒崃吭蕉啵梢姛釋蕵酥局镔|(zhì)的導熱能力。式中的負號說明熱量的傳導方向與溫度梯度的方向相反（即溫度下降的方向）。氣體導熱的實質(zhì)是氣體分子在熱運動過程中相互碰撞而傳遞能量。氣體導熱率通常與溫度有關(guān)。當溫度升高時，分子運動加劇，熱導率隨之增大。熱導率與溫度的關(guān)系（在溫度范圍不是很大時）可近
5、似寫成：（6-2）對于大多數(shù)煙氣，一般都是由多種氣體組成的混合氣體，除含有CO2外，還可能含有SO2、N2、O2以及H2O（蒸汽）等。混合氣體的熱導率是由所含組分氣體的熱導率共同決定的。對于彼此之間無相互作用的多組分氣體，其熱導率可以近似地認為是各組分熱導率按組分含量的加權(quán)平均值，即：（6-3）嚴格地講，熱導式成分分析儀只能解決雙組分氣體的含量分析，此時式（6-3）的具體形式為：設(shè)下標1的組分為待測組分，下標2為背景氣體。由于，于是：（6-4）（6-5）（6-6）對式（6-5）微分，可得：或可見儀器的靈敏度與兩個組分熱導率之差成正比，即雙組分的熱導率相差越
6、大，儀器的靈敏度越高。（6-7）（6-8）6.2.2熱導分析儀的檢測器1.檢測器的特性分析實現(xiàn)將混合氣體熱導率的變化轉(zhuǎn)換成熱敏電阻阻值變化的部件，稱為檢測器或熱導池。圖6-2為熱導池的結(jié)構(gòu)示意圖圖6-2熱導池結(jié)構(gòu)示意圖1—腔體；2—電阻絲；3—支撐彈簧；4—絕緣；5—引線；6—氣體出口；7—氣體入口2.影響檢測器特性的因素（1）電阻絲的參數(shù)；（2）工作電流；（3）壁腔溫度影響；（4）其他散熱影響。3.檢測器的結(jié)構(gòu)（1）結(jié)構(gòu)類型根據(jù)待分析氣體流過檢測器的方式不同，檢測器可分為直通式、對流式和擴散式三種。圖6-3雙臂直通式檢測器結(jié)構(gòu)示意圖圖6-4單臂對流式檢測
7、器結(jié)構(gòu)示意圖圖6-5擴散式檢測器結(jié)構(gòu)示意圖圖6-6半擴散式檢測器結(jié)構(gòu)示意圖圖6-7雙臂擴散式檢測器結(jié)構(gòu)示意圖（2）電阻絲支撐方法如前所述，電阻絲是檢測器的關(guān)鍵元件，它是在低溫情況下安裝，在高溫情況下工作，因此工作時其長度會有所伸長。圖6-8電阻絲支撐方法示意圖6.2.3熱導分析儀的測量橋路最常用的是雙臂測量線路。雙臂測量線路與單臂測量線路在線路安排上幾乎沒有什么區(qū)別，只是雙臂測量線路所采用的檢測器是雙臂熱導池。具體測量線路如圖6-9（a）、（b）兩種。圖6-9雙臂測量電路圖6-10雙橋路測量線路原理圖Ⅰ—檢測電橋；Ⅱ—參比電橋；A—交流放大器；SM—可逆電
8、機；Tp—電源變壓器6.3氧量分析儀氧含量分析方法有兩種：一種是物
