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《檢測技術(shù)及儀表 教學(xué)課件 ppt 作者 樊春玲 第6章 工業(yè)分析儀表》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)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(xué)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(dǎo)式氣體分析儀的原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；3.掌握氧量分析儀的原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；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(dǎo)式氣體分析儀6.3氧量分析儀6.4pH值的自動(dòng)測量6.5濕度的自動(dòng)測量6.6密度的自動(dòng)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(jìn)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(shí)驗(yàn)室用儀表和工業(yè)用自動(dòng)分析儀表。前者用于實(shí)驗(yàn)室，其分析結(jié)果較準(zhǔn)確，通常是先人工現(xiàn)場取樣，然后進(jìn)行人工進(jìn)樣分析。而后者
2、用于連續(xù)生產(chǎn)過程中，周期性自動(dòng)采樣，連續(xù)自動(dòng)進(jìn)樣分析，隨時(shí)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(yù)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(dǎo)式氣體分析儀熱導(dǎo)式氣體分析儀，是熱學(xué)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(gè)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(dǎo)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(dǎo)式氣體分析儀作為變送器組成的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動(dòng)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(dǎo)檢測器也廣泛應(yīng)用于氣相色譜儀和實(shí)驗(yàn)室分析中。6.2.1熱導(dǎo)分析的基本原理由傳熱學(xué)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(huì)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(dǎo)，簡稱導(dǎo)熱。固體、液體和氣體都有導(dǎo)熱能力。一般來說，固體導(dǎo)熱能力強(qiáng)于液體和氣體，氣體導(dǎo)熱能力最弱。物體的導(dǎo)熱能力以熱導(dǎo)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(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)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?dǎo)的熱量，不僅與等溫面處溫度梯度有關(guān)，而且與介質(zhì)的熱導(dǎo)率成正比。介質(zhì)的熱導(dǎo)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?dǎo)的熱量越多，可見熱導(dǎo)率標(biāo)志著物質(zhì)的導(dǎo)熱能力。式中的負(fù)號說明熱量的傳導(dǎo)方向與溫度梯度的方向相反（即溫度下降的方向）。氣體導(dǎo)熱的實(shí)質(zhì)是氣體分子在熱運(yùn)動(dòng)過程中相互碰撞而傳遞能量。氣體導(dǎo)熱率通常與溫度有關(guān)。當(dāng)溫度升高時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)加劇，熱導(dǎo)率隨之增大。熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系（在溫度范圍不是很大時(shí)）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(dǎo)率是由所含組分氣體的熱導(dǎo)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(dǎo)率可以近似地認(rèn)為是各組分熱導(dǎo)率按組分含量的加權(quán)平均值，即：（6-3）嚴(yán)格地講，熱導(dǎo)式成分分析儀只能解決雙組分氣體的含量分析，此時(shí)式（6-3）的具體形式為：設(shè)下標(biāo)1的組分為待測組分，下標(biāo)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(gè)組分熱導(dǎo)率之差成正比，即雙組分的熱導(dǎo)率相差越
6、大，儀器的靈敏度越高。（6-7）（6-8）6.2.2熱導(dǎo)分析儀的檢測器1.檢測器的特性分析實(shí)現(xiàn)將混合氣體熱導(dǎo)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(dǎo)池。圖6-2為熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)示意圖圖6-2熱導(dǎo)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—?dú)怏w出口；7—?dú)怏w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(kuò)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(kuò)散式檢測器結(jié)構(gòu)示意圖圖6-6半擴(kuò)散式檢測器結(jié)構(gòu)示意圖圖6-7雙臂擴(kuò)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(shí)其長度會(huì)有所伸長。圖6-8電阻絲支撐方法示意圖6.2.3熱導(dǎo)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(dǎo)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(jī)；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
