仪器仪表的基本概念及知识

仪器仪表的基本概念及知识

1.分析仪器的分类

分析仪器的种类繁多，用途各异。按照测量原理和分析

方法，可以把分析仪器大略分为如下几类。

电化学分析仪器

采用电位、电导、电流分析法的各种电化学分析仪器，

如氧化锆氧分析仪器、燃料电池式氧分析仪器、电化学式有

毒性气体检测器等。

热学分析仪器

如热导式气体分析仪器、催化燃烧式可燃性气体检测器

等

光学分析仪器

包括采用吸收光谱法的红外线气体分析仪器、近红外光

谱仪、激光气体分析仪器、紫外 -可见分光光度计、紫外荧光法分析仪等。

微量水分析仪器

大致有电解式微量水分析仪、电容式微量水分析仪、晶

体震荡式微量水分析仪、冷镜式微量水分析仪等。

2.分析仪器基本参数解析

测量范围

也称作量程，指两个极限值之间的区域，用所考虑的量

的上、下极限值来表示。

量程的选择：仪表量程的选择必须目的明确，要根据现

场具体情况及工艺要求来选择，提供给客户最适合的量程。

并不是越大越好，因为仪表的误差也是根据量程的变化而变

化的。

一般我们的仪表误差为±2%，即满量程的±2%；在跟客

户的交流中要搞清楚客户的需求，尤其遇到一些不清楚情况

的客户，总希望能够量程越大、精度越高越好，这个需要我

们做工作来说服客户去选择最适合的。同时，不同量程需要

用到不同的传感器，比如：微量氧传感器一般测量 0-1000ppm

的氧气比较好，而常量氧则一般针对 %-80% 之间浓度的氧气测量；高纯氧的量程一般选 %。

准确度及等级

仪器的准确度也成为精确度，简称精度，是指仪器的指

示值与被测量真值的一致程度。一般仪器的准确度等级为2级

在测量中，任何一种测量的精密程度高低都只能是相对

的，皆不可能达到绝对精确，总会存在有各种原因导致的误

差。为使测量结果准确可靠、尽量减少误差，提高测量精

度．必须充分认识测量可能出现的误差，以便采取必要的措

施来加以克服。通常在测量中有基本误差、补偿误差、绝对

误差、相对误差、系统误差、随机误差、过失误差与抽样误

差等。下面说明一下相对误差。

①绝对误差

绝对误差 =测量结果 -真值

②相对误差

相对误差 =绝对误差 /真值

相对误差用±%表示， FS 是英文 fullscale 的缩写，±%表示仪表满量程相对误差。

仪表满量程相对误差 =绝对误差 /*100%

响应时间和分析滞后时间

响应时间是表征仪器测量速度的快慢 .通常定义为从被测量发生阶跃变化的舜时起，到仪器的指示达到两个稳态值

之差的 90%处所经过的时间。这一时间称为90%响应时间，用 T90 标注。

分析滞后时间等于“样品传输滞后时间”和“分析仪器响应时间”之和，即样品从工艺设备取出到得到分析结果这段时间。样品传输滞后时间包括取样、传输和预处理环节所需时

间。

稳定性：

稳定性是指在规定的工作条件下，输入保持不变，在规

定时间内仪器示值保持不便的能力。分析仪器的稳定性可用

噪声和漂移两个参数来表征。

噪声又称输出波动，不是由被测组分的浓度或任何影响

量变化引起的相对于平均输出的波动，或者说由于未知的偶

然因素所引起的输出信号的随机波动。它干扰有用信号的检

测。

漂移是指分析信号朝某个一定的方向缓慢变化的现象。

漂移包括零点漂移、量程漂移、基线漂移。漂移表示系统误

差的影响。

如：我们的仪表参数中提到的：“稳定性：零点漂移：±%/30d；量程漂移：±%/30d；”指的是仪表在连续工作30 天零点漂移和量程点漂移小于满量程的±%。

为了提高仪器仪表的稳定性和重复性，通常通过自动标

定、补偿校正等手段来实现。如：红外气体分析仪器中参比

信号、热导传感器中的双臂电桥及在线成套分析系统中的自

动标校等都是此手段。

重复性：

又称重复性误差。指相同的方法、相同的试样、在相同

的条件下测得的一系列结果之间的偏差。相同的条件是指同

一操作者、同一仪器、同一实验室和短暂的时间间隔。

灵敏度：

是指被测物质的含量或浓度改变一个单位时分析信号

的变化量，表示仪器对被测定量变化的反应能力。

分辨力：

是指仪器区别相邻近信号的能力。通常用分辨率等表示，仪器的分辨率是可调的，仪器性能指标中给出的分辨率一般是该仪器的最高分辨率。分辨率越高，灵敏度越低。

3.单位换算

压力单位换算表

浓度单位 ppm 与 mg/m3 的换算

mg/m3=M/*ppm*[273/(273+T)]*

M----为气体分子量

ppm---- 测定的体积浓度值

T---- 温度

Ba---- 压力

℃、下每摩尔气体的体积，L