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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,儀器儀表工程師必備知識,河南省日立信股份有限公司,主講人,日期,引言,你想成為一個(gè)合格的儀器儀表工程師嗎？你想成為一個(gè)優(yōu)秀的儀器儀表工程師嗎？那就用你的能力與知識來證明你，證明你的稱職與身份。根據(jù)我的認(rèn)識與經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)我們公司的產(chǎn)品線設(shè)置及服務(wù)行業(yè)。整理總結(jié)出了以下基礎(chǔ)知識，與之交流。助你成功！,在市場經(jīng)濟(jì)時(shí)代，各種商品琳瑯滿目，讓使用者看花了眼。在殘酷的市場競爭情況下，使用各種手段、策略，讓客戶了解你，了解你的產(chǎn)品，希望能戰(zhàn)勝對手，拿下訂單。但是什么才是決定成交的關(guān)鍵因素呢？不用懷疑，那是誰能滿足客戶需求，

2、誰能贏得客戶的信任，才是最關(guān)鍵的。因?yàn)檫@是市場規(guī)律，是市場行為的根本所在。只有我們深入了解客戶需求，深入了解我們的產(chǎn)品，從技術(shù)及得到客戶的認(rèn)可，得到客戶的信任，才能促成交易，同時(shí)贏得客戶的尊重。,我認(rèn)為，只有這，才是永恒的，不變的。是自然的規(guī)律。,一、常用儀表的測量原理,1,、熱導(dǎo)原理,由傳熱學(xué)可知，同一物體存在溫差或不物體相接觸存,在溫差時(shí)，產(chǎn)生熱量傳遞，熱量由高溫物體向低溫物體傳,導(dǎo)。不同物體（固體、液體、氣體）都有導(dǎo)熱能力，但導(dǎo),熱能力有差異，一般而言，固體導(dǎo)熱能力最強(qiáng)，液體次,之，氣體最弱。物體的導(dǎo)熱能力即反映其熱傳導(dǎo)率的大,小，通常用導(dǎo)熱系數(shù),來表示，物體傳熱的關(guān)系式可用傅,立葉定律

3、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。,即：,式中,單位時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)的熱量；,介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)；,A,垂直于溫度梯度方向的傳熱面積；,組分導(dǎo)熱系數(shù),，與溫度有關(guān)：,t=0(1+bt),，,b,為一定范圍的溫度系數(shù)。對于彼此之間無相互作用的多種組分的混合氣體，它的導(dǎo)熱系數(shù)可以近似地認(rèn)為是各組分導(dǎo)熱系數(shù)的加權(quán)平均值。多組分氣體導(dǎo)熱系數(shù)近似表示為：,=Cii,，,Ci,為,i,組分。,檢測條件：,1,混合氣體中，非待測組分導(dǎo)熱系數(shù)相同或近似相等；,2,待測組分和非待測組分導(dǎo)熱系數(shù)差別較大；,其中檢測靈敏度取決于導(dǎo)熱系數(shù)差別。,基于以上條件，多組分氣體導(dǎo)熱系數(shù)為：,=C1

4、1+(1-C1)2,；,可得待測組分濃度：,C1=(-2)/(1-2),。,由此可知：,1,、,測量對象必須是已知的兩元?dú)怏w。如：,H2,在,N2,中。,2,、混合氣體中，非待測組分導(dǎo)熱系數(shù)相同或近似相等。,3,、待測組分和非待測組分導(dǎo)熱系數(shù)差別較大；其中檢測靈敏度取決于導(dǎo)熱系數(shù)差別。,典型熱導(dǎo)式氣體分析,以雙橋路為例，圖中為雙臂測量橋路，,其中,R2,、,R4,為密閉固定氣體參比橋臂,氣室（一般沖空氣），,R1,、,R3,是工作,橋臂氣室，由相同穩(wěn)定待測氣體流過，,若待測分析氣體不含被分析組分時(shí)，如,同樣流過空氣，橋路平衡，輸出為零。,常用氣體相對熱導(dǎo)率：,組分,熱導(dǎo)率,組分,熱導(dǎo)率,空氣,

5、O2,NH3,CH4,He,H2,SF6,1.000,1.028,1.040,1.450,5.530,6.803,0.66,Cl2,SO2,H2S,Ar,CO2,H2O,CO,N2,0.342,0.350,0.540,0.665,0.704,0.771,0.958,0.989,對應(yīng)于我們公司的產(chǎn)品有：,RS,301ON,，,7866,，,RA601HP,等。,2,、,電化學(xué)原理,這類傳感器以電化學(xué)半電池為基礎(chǔ)，由一對貴金屬電極組成的電極系統(tǒng)，充以特定的電解液（與被測氣體有關(guān)）并經(jīng)全密封封裝組成。傳感器中另一個(gè)重要部件是半通透膜，它可選擇性地讓被測氣體分子通過擴(kuò)散方式進(jìn)入傳感器電解液，將大部分干

6、擾物質(zhì)的分子阻隔掉，因而有效減少干擾。透過的氣體在工作電極上，在水分子上參與下，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，引起電子轉(zhuǎn)移而形成與被測氣體濃度有關(guān)的電極電流或電勢。常見氣體的電化學(xué)反應(yīng)如下：,氧氣：,O2+2H2O+4e+,4OH-,一氧化碳：,CO+H2O,CO2+2H+2e+,甲醛：,HCHO+H2O,CO2+4H+4e+,被測氣體,參考電極,工作電極,膜,電子子至,傳感器工作的穩(wěn)定性取決于參考電極電位的穩(wěn)定性。為保證參考電極電位的穩(wěn)定，可引入第三電極，稱平衡電極。在該電極上施加適當(dāng)?shù)钠珘?，該偏壓與在與參考電極上形成的電位相反，以保證總參考電位為零。,電化學(xué)傳感器可用于絕大多數(shù)游離態(tài)小分子的檢測。一般

7、說，凡是能,與某種特定電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原法反應(yīng)的分子都可通過電測法進(jìn)行,定量分析，如表,3,所示。,表,1,：可使用電化學(xué)傳感器檢測的氣體,可測氣體,最大可測范圍,最高分辨率,可測氣體,最大可測范圍,最高分辨率,O2,0,100%,0.1%,H2S,0,2,000 ppm,0.01 ppm,O3,0,200 ppm,0.01 ppm,H2,0,10,000 ppm,10 ppm,CO,0,40,000 ppm,0.1 ppm,HCN,0,2,000 ppm,0.01 ppm,SO2,0,4,000 ppm,0.01 ppm,HCL,0,2,000 ppm,0.01 ppm,NO,0,4,0

8、00 ppm,0.01 ppm,PH3,0,5 ppm,0.1 ppm,NO2,0,2,000 ppm,0.01 ppm,CxHy,0,100%LEL,1%LEL,Cl2,0,250 ppm,0.01 ppm,C2H4O,0,100 ppm,0.1 ppm,NH3,0,200 ppm,0.01 ppm,HCHO,0,200 ppm,0.01 ppm,傳感器的最大測量范圍和它最高可達(dá)到的分辨率是互相排斥的，一般不能同,時(shí)滿足。大部分氣體傳感器的技術(shù)指標(biāo)已能滿足對室內(nèi)環(huán)境污染的檢測要求。,電化學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)比較簡單，成本比較低，高質(zhì)量的產(chǎn)品性能穩(wěn)定，測量,范圍和分辨率基本能達(dá)到室內(nèi)環(huán)境檢測的要求。

9、但缺點(diǎn)是只適用于對大部分無,機(jī)氣體和小部分有機(jī)小分子氣體的檢測，且由于電解質(zhì)與被測氣體發(fā)生不可逆,化學(xué)反應(yīng)而被消耗，故其工作壽命一般比較短，約為,2-3,年。,3,、,紅外光譜吸收,當(dāng)一束光線照射到物質(zhì)表面時(shí)，它與物質(zhì)的原子和分子相互作用。光線可,能透過物質(zhì)，可能部分被吸收，可能發(fā)生放射，散射和衍射，也可能發(fā)出熒光。,因此光學(xué)檢測器的形式有多種多樣，常用的有基于光的吸收，散射和衍射；熒,光，光電離和光聲轉(zhuǎn)換。能用光學(xué)檢測器測量的物質(zhì)種類很廣泛，幾乎涵蓋有,機(jī)，無機(jī)和生化物質(zhì)的所有形態(tài)：固態(tài)，液態(tài)和氣態(tài)。本文僅將對用于室內(nèi)環(huán),境污染檢測的光學(xué)檢測器作簡單介紹。,3.1,光能吸收式檢測器,該檢測器

10、工作原理基于,Beer-Lambert,定律，如圖,2,：,P0 P,T=log(P,0,/P),=e,-,b c,式中,：,T,透光率,；,P,0,入射光能量,；,P,透射光能量,被測物吸收常數(shù)；,b,被測物厚度；,c-,被測物濃度,圖,3,所示為一個(gè)紅外光吸收式檢測器,7,，它可以同時(shí)檢測,CO,CO2,和烷烴類可燃性氣體。該檢,測器包括一個(gè)非分光式紅外發(fā)生器，紅外光線被導(dǎo)入一個(gè)封閉的金屬腔內(nèi)，腔內(nèi)充有被測氣體，特,定波長的紅外光將被氣體吸收后,專門測定該特定波長的紅外檢測管將吸收后的能量測出，用以表示,被測氣體度,。,光的吸收特性（波長）與被測氣體的分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，即每種氣體都有它自己

11、的特征吸收峰。,大多數(shù)的光吸收式檢測器采用紅外光或激光光源，以減少雜散光的干擾。該檢測器 分辨率和測量精度較高，理論上使用壽命比電化學(xué)傳感器要長得多，價(jià)格比較貴?；诩t外光吸收式檢測器的便攜式二氧化碳測試儀已被國家標(biāo)準(zhǔn)列入推薦方法之一。,我們有以下產(chǎn)品是采用本原理,:,LM061,便攜式定量紅外檢漏儀、,NA1000FD SF6,紅外檢漏儀、,GLW2810,型硅酸要離子分析儀和,GLW2820,型磷酸根離子分析儀。,4.,催化燃燒原理,可燃性氣體與空氣中的氧接觸,發(fā)生氧化反應(yīng),產(chǎn)生反應(yīng)熱,使得作為敏感材料的鉑絲溫度升高,具有正,的溫度系數(shù)的金屬鉑的電阻值相應(yīng)增加,并且在溫度不太高時(shí),電阻率與

12、溫度的關(guān)系具有良好的線性關(guān),系。,測量電路如下圖示：,F1,是氣敏元件，,F2,是補(bǔ)償元件，當(dāng),F1,與氣體接觸時(shí)，產(chǎn)生氧化作用，釋放熱量，使氣敏元件溫度上升，電阻增大，電橋不再平衡，,A,、,B,間產(chǎn)生電位差,E,。,5.,半導(dǎo)體,6.PID,（光離子檢測）,該檢測器適用于定量測定有機(jī)揮發(fā)氣體的總量（,Total Volatile Organic,Compounds,），而一般說來不能區(qū)分具體某種,VOC,成分。有機(jī)揮發(fā)氣體成,分很復(fù)雜，日常可辨別的有三百多種。有機(jī)揮發(fā)氣體的分子比較大，在一定能,量作用下，會分裂。,PID,的工作原理,9,如圖,6,所示，,PID,的關(guān)鍵部件是一個(gè)能發(fā)出特定

13、波長,的紫外光光源（用特殊材料制作的燈泡），將該紫外光束射入一個(gè)測試腔，,當(dāng)被測有機(jī)揮發(fā)性氣體由泵抽入該測試腔時(shí)，受到紫外光的轟擊而發(fā)生電離，,分裂成帶正負(fù)電性的二個(gè)基團(tuán)。在測試腔的出口處，裝有一對施加了適當(dāng)工作,電壓的電極，受到電極電壓的吸引，帶電基團(tuán)分別趨向相應(yīng)電極而形成正比于,VOC,濃度的電流。通過測量該電流大小，確定,VOC,濃度。分裂的基團(tuán)經(jīng)過電,極后又重新復(fù)合，被抽出測試腔。,圖,6,圖,6,：,PID,工作原理,PID,技術(shù)對于,VOC,的檢測已經(jīng)比較成熟。對,TVOC,測量的分辨率最高可達(dá),1ppb,（,0.0024mg/m3,以異丁烯標(biāo)定），完全符合中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試精度要

14、求。通過使用不同能量,（用電子伏特,eV,來表示）的紫外光源，使測量某些特定有機(jī)氣體成為可能。比如苯乙烯（,8.4eV),，,苯蒸汽（,9.8eV,），氯乙稀（,9.99eV),，乙?。?10.5eV),，丙酮酸（,10.66eV),和亞甲基氯,（,11.7eV,）。紫外光能量取決于燈泡內(nèi)混和氣體的性質(zhì)以及燈泡窗口所用的晶體材料。,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，將各種,VOC,成分的修正因子儲存在儀器的數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)測試某種已知,的,VOC,成分時(shí)，則可通過調(diào)用該修正因子直接讀出該,VOC,成分的濃度水平。,7.,負(fù)電暈原理,8.ECD,（電子捕獲）,9.,阻容法測量濕度,利 用 濕 敏元件的電阻值、電

15、容值隨環(huán)境濕度的變化而按一定規(guī)律變化的特性進(jìn)行濕度測量。,10.,鏡面法測量濕度,使被測氣體在恒定壓力下，以一定的流量流經(jīng)露點(diǎn)儀測定室中的拋光金屬鏡面，該鏡面的溫度可人為地降低并可精確地測量。當(dāng)氣體中的水蒸氣隨著鏡面溫度的逐漸降低而達(dá)到飽和時(shí)，鏡面上開始出現(xiàn)霜，此時(shí)所測量的鏡面溫度即為露點(diǎn)。（由露點(diǎn)和氣體中水分含量的換算式或查表，即可得到氣體中微量水分含量。）,二,.,專業(yè)術(shù)語,2.1,水蒸氣,water vapour,亦稱水汽水的氣態(tài)由水氣化或冰升華而成,JJG1012 87,中,1,2.2,濕度,humidity,氣體中水蒸氣的含量,JJG1012 87,中,2,2.3,干氣,dry ga

16、s,不含水蒸氣的氣體,JJG1012 87,中,4,注：絕對不含水蒸氣的干氣是不存在的所謂干,氣僅僅是相對的,2.4,濕氣,wet gas,干氣和水蒸氣組成的混合物,JJG1012 87,中,5,2.5,混合比,mixing ratio,濕氣中水蒸氣的質(zhì)量與干氣的質(zhì)量之比,JJG1012 87,中,6,2.6,水蒸氣壓力,water vapour pressure,濕氣,(,體積為,V,溫度為,T),中的水蒸氣于相同,V T,條件下單獨(dú)存在時(shí)的壓力亦稱為水,蒸氣分壓力,JJG1012 87,中,9,2.7,飽和水蒸氣壓,saturation water vapour pressure,水蒸氣與水,(,或冰,),面共處于相平衡時(shí)的水蒸氣壓,JJG1012 87,中,10,2.8,露點(diǎn)溫度,dew point temperature,壓力為,p,溫度為,T,混合比為,r,的濕氣其熱力學(xué)露點(diǎn)溫度,Td,是指在此給定壓力下,該濕氣為水面所飽和時(shí)的溫度,JJG1012 87,中,11,2.9,霜點(diǎn)溫度,frost point temperature,壓力為,p,溫度為,T,混合比為,r,的濕氣其