成分检测及仪表x
GB50093-2013自动化仪表工程施工及质量验收规范6-12
2020/10/5
7.3 电缆桥架安装 本节修订为12条新增2条 7.3.11当金属电缆桥架采用断开连接时，应保持桥架
2020/10/5
6.6.7 超声波物位计的安装应符合下列要求: （增加）
1 不应安装在进料口的上方； 2 传感器宜垂直物料表面； 3 在信号波束角内不应有遮挡物； 4 物料的最高物位不应进入仪表的盲区 。 6.6.8 雷达物位计不应安装在进料口的上方 ，传感器应垂直物料表面。（增加） 6.6.9 音叉物位计的两个平行叉板应与地面垂 直安装，叉体不应受到强烈冲击。（增加）
1 仪表线路连接应为并联方式； 2 每条总线上的仪表数量、总线的最大距
离应符合设计文件规定
2020/10/5
6.1.14核辐射式仪表安装前应编制具体的安 装方案，安装中的安全防护措施应符合国 家现行有关放射性同位素工作卫生防护标 准的规定。在安装现场应有明显的警戒标 识。（原5.6.6移到一般规定中）
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1 应安装于被测流体完全充满的管道上； 2 宜安装于水平管道上。测量气体时，箱体管应 置于管道上方；测量液体时，箱体管应置于管道下方 ； 3 在垂直管道上被测流体为液体时，流体的流向 应自下而上； 4 支撑安装方式应符合设计文件的规定。 原5.5.1条4项为强制性条款 ，修改成6.5.1 4项非强 制性条款。原5.5.2为强制性条款 ，修改成6.5.2项非 强制性 6.6 物位检测仪表 本节修订为10条新增4条
7.5 电缆、电线及光缆敷设 （增加）
成分分析仪表
2）自动分析系统的构成
自动取样装置： 自动取样装置： 从生产设备中自动、快速地提取待分析样品； 从生产设备中自动、快速地提取待分析样品；
预处理系统： 预处理系统： 采用诸如冷却、加热、气化、减压、 采用诸如冷却、加热、气化、减压、过滤等方式对 采集的分析样品进行适当的处理， 采集的分析样品进行适当的处理，为分析仪器提供符 合技术要求的试样。 合技术要求的试样。 注意： 注意： 取样和试样的制备必须注意避免液体试样的分馏作 用或气体试样中某些组分被吸附的情况。 用或气体试样中某些组分被吸附的情况。
2π l ( t n − t c )λ 气体散热量 ： Q = ln( rc / rn )
热平衡关系 ：
Q′ = Q
Hale Waihona Puke I 2 ln( rc / rn ) Rn Rn = R0 1 + α ( tc + ) 2π l λ
③
热导池的不同形式 a.直通式： a.直通式 直通式： 特点： 特点： 气室与主气路并列，之间有节流孔， 气室与主气路并列，之间有节流孔， 反应迅速，滞后小； 反应迅速，滞后小； 易受气流、压力波动影响。 易受气流、压力波动影响。
氢气 氧气 氮气 一氧化碳 二氧化碳 二氧化硫 0.1741 0.0247 0.0244 0.0235 0.0150 0.0084 7.130 1.013 0.998 0.964 0.614 0.344
S02、H2热导率相差太大，应进行预处理除去。剩余 热导率相差太大，应进行预处理除去。 的背景气体热导率相近。 的背景气体热导率相近。 待测组分（CO2）与其他组分的热导率有显著差别， 待测组分（ 与其他组分的热导率有显著差别， 所以可用热导法进行测量
3）测量电路 热导式气体分析仪通常采用桥式测量电路 原理图： 原理图： 结构特点： 结构特点： Rm：测量室桥臂 ； Ra：参比室桥臂； 参比室桥臂； 4个气室安装在同一金属体上， 个气室安装在同一金属体上， 保证各气室的壁温一致 ； 参比气室内封装被测气体下限 浓度气样 ； 被测气体组分百分含量与参比 室中的气样浓度相等时， 室中的气样浓度相等时，电桥 处于平衡状态。 处于平衡状态。
工业自动化仪表验收规范(GB50093-2002) (1)
1 总则1.0.1 为了提高自动化仪表(以下简称仪表)工程施工技术和管理水平，确保工程质量，制订本规范。
1.0.2 本规范适用于工业和民用仪表工程的施工及验收。
本规范不适用于制造、贮存、使用爆炸物质的场所以及交通工具、矿井井下、气象等仪表安装工程。
1.0.3 仪表工程施工应符合设计文件及本规范的规定，并应符合产品安装使用说明书的要求。
对设计的修改必须有原设计单位的文件确认。
1.0.4 对直接安装在设备和管道上的仪表和仪表取源部件，应按设计文件对专业分界的规定施工。
1.0.5 仪表工程所采用的设备及材料应符合国家现行的有关强制性标准的规定。
1.0.6 仪表工程中的焊接工作，应符合现行国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB 50236—98中的有关规定。
1.0.7 仪表工程的施工除应按本规范执行外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。
2 术语2.0.1 自动化仪表 automation instrumentation对被测变量和被控变量进行测量和控制的仪表装置和仪表系统的总称。
2.0.2 测量 measurement以确定量值为目的的一组操作。
2.0.3 控制 control为达到规定的目标，在系统上或系统内的有目的的活动。
2.0.4 现场 site工程项目施工的场所。
2.0.5 就地仪表 local instrument安装在现场控制室外的仪表，一般在被测对象和被控对象附近。
2.0.6 检测仪表 detecting and measuring instrument用以确定被测变量的量值或量的特征、状态的仪表。
2.0.7 传感器 transducer接受输入变量的信息，并按一定规律将其转换为同种或别种性质输出变量的装置。
2.0.8 转换器 converter接受一种形式的信号并按一定规律转换为另一种信号形式输出的装置。
2.0.9 变送器 transmitter输出为标准化信号的传感器。
自动化《检测技术及仪表》习题知识讲解
自动化《检测技术及仪表》习题1.按仪表工业规定，仪表的精确度可划分为若干等级，精度数字越小，其精度越高。
2.传感器通常由敏感元件和转换元件组成。
3.仪表的精度不仅与绝对误差有关，还与仪表的测量范围有关。
4. 金属电阻应变式传感器是一种利用金属电阻应变片将应变转换成电阻变化的传感器。
5.半导体应变片原理是半导体材料的电阻率随作用应力而变化的现象称为半导体材料的压阻效应。
6. 电感式传感器 分为自感式和互感式两种传感器，互感式传感器又分为差动变压器和电涡流式传感器。
7. 采用差动变间隙式结构的电感传感器是为了改善传感器的灵敏度和线性度。
8.平板电容传感器电容量dSC ε=，柱形电容器电容量dD LC ln2πε=。
9.压电晶体压电效应的产生是由于晶格结构在机械力的作用下发生变形所引起的。
10.主要的压电晶体有两种：石英和水溶性压电晶体。
11.磁电式传感器基于电磁感应原理。
12.半导体热敏电阻分为：正温度系数PTC 、负温度系数NTC 、临界温度系数CTR 三种。
临界温度系数的热敏电阻通常用于开关元件。
13.负温度系数热敏电阻的电阻-温度特性是：14.热敏电阻的伏安特性是：在稳态下，通过热敏电阻的电流I 与其两端之间的电压U 的关系，称为热敏电阻的伏-安特性。
15. 热电偶测量温度的原理是基于热电效应 。
16.热电阻测量线路采用直流电桥线路，主要考虑其引线电阻和接触电阻影响，常采用三线接法和四线接法（一般为实验室用）。
17. 热电偶连接补偿导线时，一定要注意在一定的温度范围内，补偿导线与配对的热电偶具有相同或相近的热电特性。
18.光电转速计主要有反射式和直射式两种基本类型。
19.光纤传感器一般由光源、敏感元件、光纤、光敏元件（光电接收）和信号处理系统组成。
20.光纤传感器按工作原理分为功能型光纤传感器和传光型光纤传感器。
21.莫尔条纹：光栅常数相同的两块光栅相互叠合在一起时，若两光栅刻线之间保持很小的夹角θ，由于遮光效应，在近于垂直栅线方向出现若干明暗相间的条纹，即莫尔条纹。
成分分析和物性检测仪表分项工程质量验收记录(最新)
分项工程名 称
检验批数术负责人
分包单位 序号
检验项目
分包单位负责 人
分包单位技术负责 人
施工单位检验结果
建设（监理）单位验收结论
1
分析取样系统预处理装置 应单独安装，并宜靠近传感器
主
被分析样品的排放管应直
2
控 接与排放总管连接，总管应引 项 至室外安全场所，其集液处应
年月日
年月日
目 有排液装置
可燃气体检测器和有毒气
3
体检测器的安装位置应符合本
规范第6.8.4条的规定
一
湿度计测湿元件的安装位
4
般 置有热辐射、剧烈振动、油污 项 和水滴时，应采取相应的防护
目 措施
质量控制资料
建设（监理）单位验收结论：
施工单位质量检验员： 施工单位专业技术质量负责人：
专业技术负责人 （监理工程 师）：
成分分析仪表
By Champagne 有关成分分析仪表的文献阅读札记[内容提要]：成分分析仪表是自动化控制仪表的一个分支，它的出现主要源于石油、化工、冶金、电力、食品、制药、轻工等行业以及环境保护、生物工程领域的需要。
通过对与相关文献检索和阅读，这篇札记将从成分分析仪表的分类、原理、应用等方面进行汇总归纳，并进行理解性质的相关阐述。
[关键词]：成分分析仪表结构原理特性分类参数自动控制不同于温度、压力、液位、流量等物理量，在生产以及其它控制过程中，我们常常需要对物质成分组成这一过程变量进行检测、分析、控制。
这就是成分分析仪表的最主要的功能和应用。
具体而言，成分分析仪表是专门用来测定物质化学成分的一类仪器。
所谓物质的化学成分，是指一种化合物或混合物是由哪些种类的分子、原子或原子团组成，以及这些分子、原子或原子团的含量是多少，或者各种物质成分的比率是多少。
更具体的讲，成分分析一般包括两方面的内容：一是确定物质的化学组成，即物质是由哪些分子、原子或原子团组成，这是定性分析的内容；另一个是确定物质中各种成分的相对含量，这是定量分析的内容。
但是无论定性分析还是定量分析，都是利用物质所含的组分在物理或化学性能方面的差异进行的，如光学、声学、力学、电学、磁学等方面的差异，以便比较精确的测量这些组分的含量。
由此可见，成分分析仪表的工作原理具有更宽的选择范围，因而仪表的种类多，而且差别比较大。
成分分析仪表的分类主要按照应用场合的不同来划分，具体可分为实验分析仪表和过程分析仪表两类。
它们的区别是：过程分析仪表具有连续、可靠、精确的向操作人员或自动控制装置及时提供工艺过程质量信息的功能，在结构上具有能够自动地连续采样，对试样进行预处理、自动的进行分析、信号的处理和远距离传输以及抗干扰等装置或部件，其结构比实验室分析仪表复杂，但是精度相对较低。
虽然过程分析仪表只占成分分析仪表的少数，但是它们在生产过程中起到重要而且特殊的作用。
按照测量原理的不同，成分分析仪表可具体分为以下八类：（1）电化学式分析仪表：如电导式、电量式、电位式等；（2）热学式分析仪表：如热导式、热化学式、热谱式等；（3）磁学是分析仪表：如磁性氧量分析仪、核磁共振波谱仪等；（4）光学式分析仪表：如分析式光学分析仪、发热式光学分析仪等；（5）射线式分析仪表：如X射线分析仪、γ射线分析仪、同位素分析仪等；（6）色谱分析仪表：如气相色谱仪等；（7）电子光学和离子光学分析式仪表：如电子探针、质谱仪、离子探针等；（8）物质性测量仪表：如水分计、粘度计、湿度计、密度计、电导率测量仪等。
2023年高级化工仪表维修工理论知识考试题库及答案
2023年高级化工仪表维修工理论知识考试判断题库及答案(共180题)1、智能涡街流量计配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量。
(√)2、标准孔板的特点是加工简单、成本低，其缺点是流体的流动压力损失大。
(√)3、测量管道流量时，不仅要有合格的节流元件，而且其前后直管段 要符合要求。
(v)4、标准喷嘴的特点是加工简单、成本低，其缺点是流体的流动压力损失比标准孔板大。
(×)5、转子流量计中的流体流动方向是自下而上。
( √)6、只要流体充满管道，电磁流量计可以垂直、水平、倾斜安装。
( √)7、 当需要测高黏度流体流量时，可选用椭圆齿轮流量计。
( √)7、 热电偶的热电势E(200℃,100℃) 等于E(100℃、0℃)。
(×)8、 当用热电偶测量温度时，若连接导线使用的是补偿导线，就可以 不考虑热电偶冷端的温度补偿。
(×)9、为了防止线路之间的相互干扰，电源线和信号线不得穿同一个管。
但补偿导线、本安仪表的线路、联锁报警线可以穿在一起。
(×)10、用两支相同类型的镍铬一镍硅热电偶反相串联起来，可以测量两点的温差。
(√)11、 过程显示画面有利于了解整个DCS 的系统连接配置。
(v)12 DCS 的地域分散是水平型分散。
( √)13、 多级操作方式是一种纵向冗余的方法( √)14、 流程图画面不是标准操作显示画面。
(v)15、 故障安全控制系统(FSC) 根据不同的安全性、可用性的需要可以 组成6种结构。
(v)16、 根据DCS 系统维护工作的不同可分为：日常维护、应急维护、预防维护。
( √)17、 当关闭DCS 系统时，首先要让每个操作站依次退出实时监控及操作系统后，才能关掉操作站工控机及显示屏电源。
(v)18、 集散控制系统是一个可实现分级(分散)控制，集中管理的综合控制系统。
(√)19、操作站硬件出现故障检修时，必须先释放身体静电后再进行检修更换。
沼气工程里常用的检测仪表
沼气工程里常用的检测仪表在沼气工程运行过程中，需要采用仪器去感知生产过程的状态。
沼气工程中主要涉及两类检测仪表:检测温度、压力、流量、液位等的热工测量仪表；检测固体悬浮物浓度、浊度、PH、COD、挥发性脂防酸、沼气成分等的物性与成分仪表。
检测仪表用来获取运行过程状态信息，一般由传感器和变送器构成，变送器的作用是将传感器采集的前端信息转换成能够显示和控制的标准信号。
下面简单介绍几种常用于自控系统的检测仪表。
1.温度检测仪表温度是影响微生物活性的主要因素之一，沼气发酵过程需要进行温度控制，因此，温度检测仪表不可或缺。
温度传感器中，适用于检测沼气发酵料液温度的典型测温元件是热电阻，其测温电路采用不平衡电桥。
温度传感器直接安装在沼气发酵装置上，与变送器的距离可能较远，传感器与变送器的连接通常采用三线制接法，即用三根导线，其中一根串联在电源支路里，另两根分别接在两个相邻的桥壁上。
三线制接法可基本消除连接导线造成的测量误差。
与温度传感器配接的二次仪表主要包括温度变送器、数字温度显示仪和温度巡检仪。
2.压力检测仪表电测式压力检测仪表是利用金属或半导体的物理特性，直接将压力转换为电压或电流信号输出。
也可利用弹性体受压产生的形变，通过电阻应变片将形变转换为电压或电流信号输出。
为保证弹性元件工作在有效形变范围内，被测最大压力值不应超过满量程的3/4，最小压力值不应低于全量程的1/3。
压力传感器获取的压力信息，由压力变送器或压力开关转换为标准电信号输出，可以远程输出。
由传感器、变送器或压力开关组成的压力检测仪可用于监测管道、沼气发酵装置以及储气装置内的压力。
压力测量值常常用作报警参数。
3.流量检测仪表流量检测仪表包括测量单位时间流量的流量计和测量流体流过总量的积算仪，多数流量检测仪同时具备测量流量和总量的功能。
检测流量的方式很多，其中电磁流量计因其传感器的光滑测量管内无阻流部件，使仪表压力损失极小，且不易堵塞，在检测液固两相介质流量方面有优势，故具有一定导电率的污水流量适合用电磁流量计检测，但若污水中含有较多铁磁性物质及大量水泡时会影响测量精度。
检测技术及仪表
P 称为调节器的比例带（或比例度），是输入的相对变化量与输出的相对变化量之比值，变化全范围所对应的输入变化范围。
比例度 、PI 、PD 调节规律 特点 在控制系统中的作用 控制作用及时迅速,只要有偏差就有输出。
快速Kp 大，余差小。
I 作用动作缓慢,但可消除静差。
PI 作用有P 作I 作用消除静差的特点。
I 作用影响系统稳定性。
注：实际积分不能消除静差，但可使余差I 作用可大大减小系统余差，故用于系 D 作用快，输出与偏差的变化速度成正比，可.D 作用可改善系统动态特性，使最大动态偏差大大减小。
现场仪表与控制室仪表之间的联络信号采用:?因为现场与控制室之间的距离较远，如果用电压源信号远传，由将产生较而用恒电流源信号作为远传，只要传送回路中的电流就不会随电线长短从而保证了传送的精度。
仪表的电气零点4mA ，控制室仪表之间的联络信号采用1-5V .DC:并有利于如果用电流源作当多台仪表共同接收同一个信号时，它这会使最大负载电阻而且各接收仪表的信号会引入干扰，而且不能做到单 变送器信号传输方式？ 供电电源与输出信号分别各用两根②二线制传输：二线制变送器是用两根 1.采用有活零点的电流信2.必须是单电源供电。
①采用两线制：优点：节省电缆和安装费，具有本质安全防爆性能，活零点，可判别信号和电源是否断线；缺点：必须使用活零点，变送器（即②采用四线制的优点：不必采用活零点，对功耗要求不是很严。
缺点：铺设电缆多， 为什么工业自动化仪表多采用直流信号制？ 1直流信号比交流信号干扰少2直流信3用直流信号便于进行模数4直流信号容易获得基准电压。
差动电容式压力变送器组成单元工作原理？ 差动电容式压力变送器主要有测量部件、转换电放大电路三部分组成。
测量部件的感压膜片产/电流转换放大电路用于调整，迁放大和输出限制电路。
工作原理利用电容输入使其产生位从而使感压膜片与两弧形电极组成的差动电容/电流电流信号与调零信其差值送入放大经放大后得到变送器整机的输出电流信号I 。
自动检测技术及仪表控制系统第三版部分思考题答案
1基本知识引论课后习题1.1检测及仪表在控制系统中起什么作用，两者关系怎样？检测单元完毕对多种参数过程旳测量，并实现必要旳数据处理；仪表单元则是实现多种控制作用旳手段和条件，它将检测得到旳数据进行运算处理，并通过对应旳单元实现对被控变量旳调整。
关系：两者紧密有关，相辅相成，是控制系统旳重要基础1.2 经典检测仪表控制系统旳构造是怎样旳，各单元重要起什么作用？被控——检测单元——变送单元——显示单元——操作人员对象——执行单元——调整单元—作用：被控对象：是控制系统旳关键检测单元：是控制系统实现控制调整作用旳及基础，它完毕对所有被控变量旳直接测量，也可实现某些参数旳间接测量。
变送单元：完毕对被测变量信号旳转换和传播，其转换成果须符合国际原则旳信号制式。
变：将多种参数转变成对应旳统一原则信号；送：以供显示或下一步调整控制用。
显示单元：将控制过程中旳参数变化被控对象旳过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时理解控制系统旳变化状况。
分为模拟式，数字式，图形式。
调整单元：未来自变送器旳测量信号与给定信号相比较，并对由此产生旳偏差进行比例积分微分处理后，输出调整信号控制执行器旳动作，以实现对不一样被测或被控参数旳自动调整。
执行单元：是控制系统实行控制方略旳执行机构，它负责将调整器旳控制输出信号按执行构造旳需要产生对应旳信号，以驱动执行机构实现被控变量旳调整作用。
1.4 什么是仪表旳测量范围，上下限和量程？彼此有什么关系？测量范围：是该仪表按规定旳精度进行测量旳被测变量旳范围。
上下限：测量范围旳最小值和最大值。
量程：用来表达仪表测量范围旳大小。
关系：量程=测量上限值-测量下限值1.6 什么是仪表旳敏捷度和辨别率？两者存在什么关系？敏捷度是仪表对被测参数变化旳敏捷程度。
辨别率是仪表输出能响应和辨别旳最小输入量，又称仪表敏捷限。
关系：辨别率是敏捷度旳一种反应，一般说仪器旳敏捷度高，则辨别率同样也高。
4 温度检测课后习题4.1国际实用温标旳作用是什么？它重要由哪几部分构成？答：作用：由其来统一各国之间旳温度计量。
工业自动化仪表验收规范(GB50093-)-(1)
1 总则1.0.1 为了提高自动化仪表(以下简称仪表)工程施工技术和管理水平，确保工程质量，制订本规范。
1.0.2 本规范适用于工业和民用仪表工程的施工及验收。
本规范不适用于制造、贮存、使用爆炸物质的场所以及交通工具、矿井井下、气象等仪表安装工程。
1.0.3 仪表工程施工应符合设计文件及本规范的规定，并应符合产品安装使用说明书的要求。
对设计的修改必须有原设计单位的文件确认。
1.0.4 对直接安装在设备和管道上的仪表和仪表取源部件，应按设计文件对专业分界的规定施工。
1.0.5 仪表工程所采用的设备及材料应符合国家现行的有关强制性标准的规定。
1.0.6 仪表工程中的焊接工作，应符合现行国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB 50236—98中的有关规定。
1.0.7 仪表工程的施工除应按本规范执行外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。
2 术语2.0.1 自动化仪表 automation instrumentation对被测变量和被控变量进行测量和控制的仪表装置和仪表系统的总称。
2.0.2 测量 measurement以确定量值为目的的一组操作。
2.0.3 控制 control为达到规定的目标，在系统上或系统内的有目的的活动。
2.0.4 现场 site工程项目施工的场所。
2.0.5 就地仪表 local instrument安装在现场控制室外的仪表，一般在被测对象和被控对象附近。
2.0.6 检测仪表 detecting and measuring instrument用以确定被测变量的量值或量的特征、状态的仪表。
2.0.7 传感器 transducer接受输入变量的信息，并按一定规律将其转换为同种或别种性质输出变量的装置。
2.0.8 转换器 converter接受一种形式的信号并按一定规律转换为另一种信号形式输出的装置。
2.0.9 变送器 transmitter输出为标准化信号的传感器。
气体成分分析仪表_10_2
红外式气体分析仪
• 在科学研究、生产过程、军事和医疗中， 红外检测方法一直被关注和重视，当入射红 外辐射的频率与分子的振动频率相同时，红 外辐射就会被气体分子所吸收，引起辐射的 衰减 • 工业红外式气体分析仪主要用于测量CO、 CO2、CH4、C2H4等气体的含量
接收室 切光片 测量气室 电容微音器 固定金属片
由于很小，而且t n 变化不大，因此，可以把
1 t 近似为常数，则有
n
Rn A
B
这就是电阻丝阻值R n与混合气体的导热率 的关系表达式
测量电路
• 被测气体浓度的变化，经过热导池检测器变成 了电阻丝阻值的变化，阻值的变化可采用电桥
来进行测量。
• 实际常用的测量电路有两种： (1) 直流单桥测量线路 (2) 交流双桥测量线路
设在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米、面积为1 平方米的平行平面,这两个平面的温差为1°K,则在1秒内从 一个平面传到另一个平面的热量就规定为该物质的热导率, 其单位为瓦特/米· 开。 各类物质的热导率〔W/(m· K)〕的大致范围是：金属为 50～415，合金为12～120，绝热材料为0.03～0.17，液体 为0.17～0.7，气体为0.007～0.17。
接收室 切光片 测量气室 电容微音器 固定金属片
红外光源
滤光镜
遮光板
参比气室
金属薄膜
接收室：是薄膜电容微音器。它是利用待测组分的变化引起电容量变 化来测量待测组分的浓度的。
金属薄膜将接收室内的分成容积相等的两个接收室，接收室内充满等浓度的CO 气体。红外光束射入接收室后，被其中CO吸收，使气体温度升高，从而导致内 部压力升高。 测量光束与参比光束平衡时，两边压力相等，动片薄膜维持在平衡位置。当 测量气室中有待测组分时，通过参比气室的红外光辐射保持不变，而通过测 量气室进入接收室的红外光由于待测组分的吸收面减弱，使这一边的温度降 低，压力减小，金属薄膜偏向固定金属片一方，从而改变了电容器两极间的 距离，也就改变了电容量。
分析仪表原理概述
分析仪表原理概述概述：分析仪表是一种用于测量、监测和分析各种物质成分和性质的仪器设备。
它们在各个领域，如化学、环境监测、生物医学、食品安全等方面都有广泛的应用。
分析仪表的原理是基于物质与能量之间的相互作用，通过测量这种相互作用的变化来获取样品的信息。
一、光学原理：光学原理是分析仪表中常用的一种原理。
根据样品对光的吸收、散射、透射等特性，可以通过光的强度变化来推断样品的成分和性质。
例如，紫外可见分光光度计利用样品对可见光的吸收来测量样品的浓度。
红外光谱仪则利用样品对红外光的吸收来分析样品的化学结构。
二、电化学原理：电化学原理是另一种常用的分析仪表原理。
它利用电化学反应来测量样品的成分和性质。
例如，pH计通过测量溶液中氢离子浓度的变化来确定溶液的酸碱性质。
电化学分析仪则通过测量电流、电压等电化学参数来分析样品的成分。
三、质谱原理：质谱原理是一种高灵敏度的分析仪表原理。
它通过将样品中的分子离子化，并在磁场中进行分离和检测，来确定样品的成分和结构。
质谱仪广泛应用于有机化学、环境监测、药物分析等领域。
四、色谱原理：色谱原理是一种将混合物中的成分分离并进行定量分析的方法。
它利用样品中各组分在固定相或液相中的分配系数不同，通过在色谱柱中的运动速度差异来实现分离。
气相色谱、液相色谱等都是常见的色谱分析方法。
五、核磁共振原理：核磁共振原理是一种利用核自旋共振现象来分析样品的原理。
它通过在外加磁场和射频场的作用下，使样品中的核自旋发生共振吸收，从而得到样品的结构和成分信息。
核磁共振广泛应用于有机化学、生物医学、材料科学等领域。
六、质量光谱原理：质量光谱原理是一种利用质量光谱仪来分析样品的原理。
它通过将样品中的分子或离子离子化，并在磁场中进行分离和检测，来确定样品的成分和结构。
质量光谱仪广泛应用于有机化学、环境监测、药物分析等领域。
七、热分析原理：热分析原理是一种利用样品在升温过程中的质量、体积、热量等性质的变化来分析样品的原理。
成分分析仪表
二、热导监测器
热导监测器也称热导池。由于气体的导热系数都比较小，一般不能进行直接测量。热导池的作用是将气体的导热系数的大小及其变化转换成热导池中热电丝的电阻值的变化，以变进行测量。
ห้องสมุดไป่ตู้
热量平衡时，电阻丝产生的热量与通过气体传导散失的热量相等。当电阻丝初始电阻、温度和电阻丝上的电流及电阻丝的几何尺寸为一定时，电阻丝的阻值与λ为单值关系。如果λ愈大，说明散热条件越好，则热平衡时电阻丝的的温度也越低，导致电阻丝电阻值愈小，检测出电阻丝的阻值变化，可以测量导入系数。
上式表明，当待测组分浓度变化时，将引起导热系数λ的变化，如果测得λ，即可求得待测组分的浓度。
（4－2）
式（4－2）成立的条件是： ※ 混合气体中除待测组分外，其它各组分的导热系数应大致相同或是否接近； ※ 待测组分的导热系数与气体组分的导热系数要有显著的差别，差别越大，测量的灵敏度越高。 从表4－1可以看出，氢气的导热系数一般是其它气体的几倍，而二氧化碳、二氧化硫比其它气体的导热系数明显要小得多，因此从理论上讲，热导式检测技术可用于氢气、二氧化硫及二氧化碳等气体在某一混合气体中所占浓度的测量。
§1 热导式检测技术
热导式检测技术是根据待测组分的导热率与气体组分的导热系数有明显的差异这一特性工作的。当被测气体的待测组分含量变化时，将引起导热系数变化，通过导热池，转换成电热丝电阻值的变化，从而间接地得到待测组分的含量。利用这一原理制成的仪表称为热导式气体分析仪。
表4－1 某些气体在0℃时导热系数（ ） 和相对导热系数（ ）
气体
0℃时对空气导热系数
0℃时导热系数
氢气
0.1741
7.130
氮气
0.0235
成分分析仪表 ppt课件
2
成分分析仪表概述
成分是指混合气体或液体中的各个组分。
成分检测的目的是要确定某一种或全部组分在混合气体(液体)中所占的 百分含量。
检测锅炉燃烧系统中烟道气中，O2,CO,CO2含量。
原理：利用被测样品中待测组分的某一物理或化学特性与其他组分有较 大差异而工作的。
ppt课件
3
一、检测方法
电流
Q ' I Rn
2
11
ppt课件
2 c1 (2 3 4 1 2
)
热平衡时，电阻丝所产生的热量Q’与通 过气体传导散失的热量Q相等，得：气室内半径
rc 电阻丝半径 I ln rn Rn Rn R0 [1 (tc )] 2 l
2
电阻变化Rn与λ 之间为单值关系，实现 了通过测量Rn大小计算出λ的大小。
成分参数的检测方法主要有化学式、物理式和 物理化学式等。其中化学式和物理式检测方法 是利用被测样品中待测组分的某一化学或物理 性质比其他组分有较大差别这一事实工作的。 氢气的导热系数比其他气体大得多，由此构成 的热导式检测方法可检测混合气体中的氢含量； 热导式检测技术 ----H2的导热系数比其他气体大很多。
6. 显示环节
7. 整机自动控制系统
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三、常用仪表的分类 1、按被测成分分 氧、氢、二氧化碳、盐、二氧化硅 2、按仪器的工作原理分
（1）电化学式分析仪器：如电导式、电量式、电位式等；
（2）热学式分析仪器：如热导式、热化学式、热谱式等； （3）磁学式分析仪器：磁性氧量分析仪，核磁共振波谱仪等；
混合气体的总热导率测定 ？
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Φ1
O2-
P1 烟
O2- Φ 2 O2-
气
O2-
P2 空
O2-
气
E
E= RT ln 2 关系稳定的必要条件是： nF 1
1、温度T恒定在600℃以上。为此，可在氧化锆探 头内安装恒温控制系统或采用热电偶来检测探头感 受的实际工作温度，并进行温度补偿运算。
2、空气的氧含量恒定。为此，探头空气口可安装 空气泵，以保证探头内空气新鲜，含量等于20.8％
氧化锆探头结构主要有直插式、直插加热式和抽 吸定温式
a、抽吸定温式 氧化锆探头带有加热装置
和测温元件。将被测气体加热 到定值温度，以便准确测量。
烟气
b、直插补偿式
如果被测气体温度达 560℃以上，则氧化锆探 头不设加热装置，直接安装在烟道内。但要装测温 元件，测被测气体温度，以便在后级电路中对温度 变化进行补偿。
纯载气
载气及进样装置
从色谱柱的分离原理可知，被分析的样气应该 是脉冲式的定量输入。进一次样气，分析一次。进 样时间周期应足够长，以保证各组分从色谱柱流出 时不重叠。
2.6.2.1色谱分析原理
色谱分析法得名于1906年
移动相
把溶有植物色素的石油醚倒入装 有碳酸钙吸附剂竖直玻璃管中
碳 酸
固定相
钙
再倒入纯的石油醚帮助它自由流下
吸
附
碳酸钙对不同的植物 色素吸附能力不同
剂
看到分离开的一层层不同颜色的谱带
实用的气相色谱仪由色谱柱、检测器及载气、 采样等辅助装置组成。 色谱柱
2、氧量变送器
高阻抗变换器：氧量变送器的输入回路采用高输入阻抗的
阻抗变换级，以保证流过浓差电池的电流近似为零
温度变换级：为后面的除法器电路进行探头温度补偿而设。
一是将热电偶的冷端温度自动补偿到0度，使热端电势信号仅 与探头工作温度成单值函数关系；二是进行必要的表达式变 换，以满足后面除法器的需要。
O2-
P1 烟 气
O2- Φ 2 O2-
O2- P2 空
O2-
浓侧
PO2
（参比）
稀侧
Pt/ZrO2.CaO//Pt P’O2
阴极
阳极 （被测）
气 铂电极
E
PO2 ，P’O2分别为氧化锆固体电解 E 质两侧的氧浓度
阴极（参比气体侧） 气体中的氧分子通过高氧侧
半电池的铂电极时，从铂电极上吸收4个电子，变成
热导式检测器
氢火焰电离检测器
例：热导式检测器的工作原理
热导式检测器就是一台气体分析仪。根据不同 种类的气体具有不同的热传导能力的特性，通过导 空气导热系数为基准 的一些气体的相对导热系数值。
热导式检测器主要由热导池和检测电桥构成。
样气
氧离子。高氧侧铂电极就带正电。
O2+4e→2O2-
还原反应
生成的氧离子通过氧化锆中的氧离子空穴移动
到低氧侧半电池的铂电极。
阳极（被测气体侧）：氧离子将电子还给铂电
极变成氧分子进入烟气，低氧侧铂 Φ 1
电极因得到电子而带负电。
P1
2O2-→O2+4e 氧化反应
烟 气
当外电路接通后，在阴极和阳极之间就 产生一个电动势-------氧浓差电势
O2-
O2- Φ 2 O2-
O2-
P2 空
O2-
气
E
根据Nernst方程，氧浓差电势E可以表示为：
E = R T ln P2 nF P1
Φ1
O2-
P1 烟
O2- Φ 2 O2-
式中： R — 气体常数；
气
O2-
P2 空
O2-
F — 法拉弟常数；
气
n— 一个氧分子携带电子数（n＝4）；
T — 气体绝对温度；
倒相及线性化：将除法器输出的与被测氧浓度成非线性关
系的毫伏信号转换成与被测氧浓度成正比的直流毫伏信号
2.6.2 气相色谱分析仪
色谱分析法是近年来获得迅速发展的一种分 离分析技术，其特点是分离能力强，分析灵敏度 高、速度快和样品用量少。
例如分析石油产品时，一次可分离分析一百 多 种 组 分 ； 在 分 析 超 纯 气 体 时 ， 可 鉴 定 出 1ppm （ ppm 为 浓 度 单 位 ， 表 示 百 万 分 之 — ） ， 甚 至 0．1ppb（ppb表示十亿分之一）的组分；因此， 目前被广泛应用于石油、化工、电力、医药、食 品等生产及科研中。
样气中A、B、C三种不同的成分，经色谱柱分离 后，依次进入检测器。检测器输出随时间变化的曲 线称为色谱流出曲线或色谱图，
色谱图上 三个峰的面积 （或高度）分 别代表相应组 分在样品中的 浓度大小。
检测器
检测器的作用是将由色谱柱分离开的各组分进 行定量的测定。从理论上说，各组分与载气的任何 物理或化学性质的差别都可作为检测的依据。但使 用最多的是热导式检测器和氢火焰电离检测器。
E
P1、P2 — 被测气体与参比气体的氧分压。
由于在混合气体中，某气体组的分压力和总压
力之比与容积成分（即浓度）成正比，有：
P1 P
V1 V
1
P2 P
V2 V
2
代入Nernst方程，氧浓差电势E为
E=RTlnP2 RTln2 nF P1 nF 1
可见，氧浓差电势是烟气 含氧量Φ1的单值函数。
一般的色谱柱，是在直径约3~6mm、长约1～ 4m的玻璃或金属细管中，填装固体吸附剂颗粒构 成。称为固定相。常用的固体吸附剂有氧化铝、硅 胶、活性炭、分子筛等。
用氢、氮、空气等 作“载气”，运载被分 析样气通过固定相。载 气和被分析样气称为移 动相。
分离过程
设样气中有A、B、C三种不同的成分。 从色谱柱分离 原理可知，被分析的 样气应当是脉冲式输 入，在载气的推动下 通过色谱柱。在流动 的过程中，吸附性小 的成分前进速度快， C、B、A各组分依 次从色谱柱流出。
成分检测及仪表
2.6 成分检测及仪表 所谓成分，是指在多种物质的混合物中某一
种物质所占的比例。 在生产中经常需要在线实时检测物料的成分。
2.6.1氧化锆氧量计 氧化锆氧量计广泛用于锅炉和窑炉的烟气含氧
量测量，以控制燃烧效率。
一、工作原理
根据电化学中的浓差电池原
理工作。
ZrO2 浓差电池的构成：
Φ1
3、参比气体与被测气体压力相等，才能用浓度来 代替氧分压。
此外，E与Φ1呈非线性关系，必须经线性化电 路处理。
二、组成和应用
氧化锆氧量分析仪主要由氧化锆探头和氧量变送 器两部分组成
1、氧化锆探头 氧化锆探头是氧量分析器的检测部件，其核
心就是氧化锆固体电解质氧浓差电池。它的作用 是将被测气体的氧含量转换为氧浓差电势。