最新仪器仪表的常识教学讲义ppt课件

即：
式中 θ——单位时间内传导的热量； λ——介质导热系数； A——垂直于温度梯度方向的传热面积；
组分导热系数λ，与温度有关： λt= λ0(1+bt)，b为一定范围的温度系数。 对于彼此之间无相互作用的多种组分的混合气体，它的导热系数可以近似
地认为是各组分导热系数的加权平均值。多组分气体导热系数近似表示为： λ=∑Ciλi，Ci 为 i 组分。 检测条件：
图6
图6：PID 工作原理
PID技术对于VOC 的检测已经比较成熟。对TVOC测量的分辨率最高可达1ppb （0.0024mg/m3 , 以异丁烯标定），完全符合中国标准规定的测试精度要求。通过使用不同能量 （用电子伏特eV来表示）的紫外光源，使测量某些特定有机气体成为可能。比如苯乙烯（8.4eV)， 苯蒸汽（9.8eV），氯乙稀 （9.99eV)，乙稀 （10.5eV)，丙酮酸 （10.66eV)和亚甲基氯 （11.7eV） 。紫外光能量取决于灯泡内混和气体的性质以及灯泡窗口所用的晶体材料。
辨率和测量精度较高，理论上使用寿命比电 化学传感器要长得多，价格比较贵。基于红 外光吸收式检测器的便携式二氧化碳测试仪 已被国家标准列入推荐方法之一。
我们有以下产品是采用本原理: LM061便携式定量红外检漏仪、NA1000FD SF6红外检漏仪、GLW2810型硅酸要离子分析仪和
GLW2820型磷酸根离子分析仪。
4.催化燃烧原理
可燃性气体与空气中的氧接触,发生氧化反应,产生反应热,使得作为敏感材料的铂丝温度升高,具有正 的温度系数的金属铂的电阻值相应增加,并且在温度不太高时,电阻率与温度的关系具有良好的线性关 系。
测量电路如下图示：
F1是气敏元件，F2是补偿元件，当F1与气体接触时，产生氧化作用，释放热量，使气敏 元件温度上升，电阻增大，电桥不再平衡，A、B间产生电位差E。
表1：可使用电化学传感器检测的气体
传感器的最大测量范围和它最高可达到的分辨率是互相排斥的，一般不能同 时满足。大部分气体传感器的技术指标已能满足对室内环境污染的检测要求。
电化学传感器的结构比较简单，成本比较低，高质量的产品性能稳定，测量 范围和分辨率基本能达到室内环境检测的要求。但缺点是只适用于对大部分无 机气体和小部分有机小分子气体的检测，且由于电解质与被测气体发生不可逆 化学反应而被消耗，故其工作寿命一般比较短，约为2-3年。
测器包括一个非分光式红外发生器，红外光线被导入一个封闭的金属腔内，腔内充有被测气体，特
定波长的红外光将被气体吸收后,专门测定该特定波长的红外检测管将吸收后的能量测出，用以表示
被测气体度。
光的吸收特性（波长）与被测气体的分子结 构密切相关，即每种气体都有它自己的特征 吸收峰。
大多数的光吸收式检测器采用红外光或激光 光源，以减少杂散光的干扰。 该检测器 分
3.1 光能吸收式检测器
该检测器工作原理基于Beer-Lambert 定律，如图2：
P0
P
T = log (P0 / P) = e - b c
式中：T – 透光率；
P0 – 入射光能量；P –透射光能量 – 被测物吸收常数； b – 被测物厚度；c - 被测物浓度
图3 所示为一个红外光吸收式检测器[7]，它可以同时检测CO,CO2和烷烃类可燃性气体。该检
1．混合气体中，非待测组分导热系数相同或近似相等； 2．待测组分和非待测组分导热系数差别较大；
其中检测灵敏度取决于导热系数差别。 基于以上条件，多组分气体导热系数为： λ=C1λ1+(1-C1)λ2； 可得待测组分浓度：C1=(λ-λ2)/(λ1-λ2)。 由此可知： 1、测量对象必须是已知的两元气体。如：H2在N2中。 2、混合气体中，非待测组分导热系数相同或近似相等。 3、待测组分和非待测组分导热系数差别较大；其中检测灵敏度取决于导热系 数差别。
仪器仪表的常识
一、常用仪表的测量原理
1、热导原理 由传热学可知，同一物体存在温差或不物体相接触存
在温差时，产生热量传递，热量由高温物体向低温物体传 导。不同物体（固体、液体、气体）都有导热能力，但导 热能力有差异，一般而言，固体导热能力最强，液体次 之，气体最弱。物体的导热能力即反映其热传导率的大 小，通常用导热系数λ来表示，物体传热的关系式可用傅 立叶定律描述，即单位时间内传导的热量和温度梯度以及 垂直于热流方向的截面积成正比。
5.半导体 6. PID（光离子检测）
该检测器适用于定量测定有机挥发气体的总量 （Total Volatile Organic Compounds），而一般说来不能区分具体某种VOC 成分。有机挥发气体成 分很复杂，日常可辨别的有三百多种。有机挥发气体的分子比较大，在一定能 量作用下，会分裂。
PID的工作原理 [9] 如图6所示，PID的关键部件是一个能发出特定波长 的紫外光光源 （用特殊材料制作的灯泡），将该紫外光束射入一个测试腔， 当被测有机挥发性气体由泵抽入该测试腔时，受到紫外光的轰击而发生电离， 分裂成带正负电性的二个基团。在测试腔的出口处，装有一对施加了适当工作 电压的电极，受到电极电压的吸引，带电基团分别趋向相应电极而形成正比于 VOC 浓度的电流。通过测量该电流大小，确定VOC 浓度。分裂的基团经过电 极后又重新复合，被抽出测试腔。
被测气体
膜
电子 子至
参考电极
工作电极
传感器工作的稳定性取决于参考电极电位的稳定性。为保证参考电极电位的稳定，可
引入第三电极，称平衡电极。在该电极上施加适当的偏压，该偏压与在与参考电极上形 成的电位相反，以保证总参考电位为零。
电化学传感器可用于绝大多数游离态小分子的检测。一般说，凡是能 与某种特定电解质溶液发生氧化还原法反应的分子都可通过电测法进行 定量分析，如表3所示。
3、红外光谱吸收
当一束光线照射到物质表面时，它与物质的原子和分子相互作用。光线可 能透过物质，可能部分被吸收，可能发生放射，散射和衍射，也可能发出荧光
。 因此光学检测器的形式有多种多样，常用的有基于光的吸收，散射和衍射；荧 光，光电离和光声转换。能用光学检测器测量的物质种类很广泛，几乎涵盖有 机，无机和生化物质的所有形态：固态，液态和气态。本文仅将对用于室内环 境污染检测的光学检测器作简单介绍。