在线分析仪表基础(课件一)

• 液体分析仪表主要是常见的水分析仪表包
括PH计、电导仪、COD、DO、TOC、ORP、 PH计、电导仪、COD、DO、TOC、ORP、 浊度计、氨氮分析仪、水中油、余氯分析 仪等等 。 • 以上分类方法不是绝对的，比如电容式微 量水分仪既可以测量气体中的微量水分又 可以处理液体中的微量水分。但是习惯上 把它归在气体分析仪表中。
在线分析仪表基础 知识
马俊杰
1 在线分析仪表基础知识
• 在线分析仪器(on-line analyzers),又称过程 在线分析仪器(onanalyzers),又称过程
分析仪器(process analyzers)，或质量监测 分析仪器(process analyzers)，或质量监测 仪表（quality 仪表（quality monitoring instrument）， instrument）， 是指直接安装在工业生产流程或其它源液 体现场。对被测介质的组成或物性参数进 行自动连续测量的仪器。在线分析仪器广 泛应用于工业生产的实时分析和环境质量 及污染排放的连续监测。
• 检出限（limit of detection）——是指能产生一 detection）——是指能产生一 检出限（ • • • •
个确证在样品中存在被测物质的分析信号所需的 该物质的最小含量或最小浓度，是表征和评价分 仪器检测能力的基本指标。 重复性(repeatability)——又称重复性误差。重 重复性(repeatability)——又称重复性误差。重 复性误差是指仪器在操作条件不变的情况下，多 次分析结果之间的偏差。 精密度——是指多次重复测定同一量时各次测定 ——是指多次重复测定同一量时各次测定 值之间彼此相符合的程度，表示测定过程中随机 误差的大小，一般用标准偏差表征。 仪器的准确度（accuracy）——是指在一定测量 仪器的准确度（accuracy）——是指在一定测量 条件下，多次测定的平均值与真值相符合的程度， 表示仪器的指示值接近真值的能力。仪器的准确 度有称精确度，简称精度。 。
仪器、色谱分析仪器、物性分析仪器、热 分析仪器等。 • 按被测介质的相态分:气体分析仪和液体分 按被测介质的相态分: 析仪。其中气体分析仪表包括红外线分析 仪、热导式气体分析仪（氢表、氩表）、 氧化锆、磁力机械氧分析仪、热磁式氧分 析仪、磁压式氧分析仪、激光烟气分析仪、 折射仪、硫比值分析仪、微量水、微量氧、 CEMS烟气分析仪、烃分析仪、色谱分析仪、 CEMS烟气分析仪、烃分析仪、色谱分析仪、 质谱分析仪、拉曼光谱分析仪等等。
取样及前级 预处理装置
预处理装 置分析仪表Fra bibliotek本体上 位 机 （DCS）
样品来 自工艺 管线 公用 系统 （包 括：仪 表空 气、 蒸汽 、冷却 水、电源等
样品管线 电源、信号线
虚线框内为分 析小屋或专门 保护装置
仪表空气、蒸汽、冷却水、管 线
1.2在线分析仪表的分类 1.2在线分析仪表的分类
• 按测定方法分: 光学分析仪器、电化学分析 按测定方法分:
• 对于理想气体来说，摩尔分数=体积分数，因为 对于理想气体来说，摩尔分数=体积分数，
在标准状态下1 mol任何气体的体积都是 在标准状态下1 mol任何气体的体积都是22.4升。 任何气体的体积都是22.4升 • 质量浓度——即待测组分的质量与混合气体（或 ——即待测组分的质量与混合气体（或
夜体）的体积之比。 常用的单位是kg/m 常用的单位是kg/m3、g/m3、mg/m3、mg/l、µg/l。 mg/l、 g/l。 质量分数——即待测组分的质量与混合气体（或 ——即待测组分的质量与混合气体（或 液体）中各组分的质量总和之比。 常用的单位是% 常用的单位是%、10-6、10-9，即我们以前常用的 % wt(质量百分比)、ppm wt、ppb wt。 wt(质量百分比) wt、 wt。 气体分析中，一般不单独使用质量分数表示方法， 仅用于气体和液体混合物浓度之间的相互换算。
1.1在线分析仪表及在线分析系统的 1.1在线分析仪表及在线分析系统的 构成
• 在线分析仪表是利用仪表连续测定被测物
质的含量或性质的自动分析方法（这种方 法所用到的仪表称为过程分析仪表或在线 分析仪表）。分析仪表基于多种测量原理， 在进行分析测量时，需要根据被测物质的 物理或化学特性来选择适当的检测手段和 仪表。
• 在线分析仪表都采用现场安装方式，它可
以自动采样、预处理，自动分析、信号处 理以及远传，是专门用于生产过程的检测 和控制，在过程控制中起着常规仪表不可 替代的重要作用。通常在线分析仪表（一 般安装在分析小屋或专门的保护装置中） 和样品（有气体、液体、固体）预处理装 置（一般安装在取样点附近）共同组成一 个在线测量系统，以保证良好的环境适应 性和高可靠性，其典型的基本组成图如下 图所示。
• 分辨率(resolution)——又称分辨力或分辨能力， 分辨率(resolution)——又称分辨力或分辨能力， •
• •
是指仪器能区分开最邻近示量值的能力。 稳定性——是指在规定的工作条件下，仪器保持 ——是指在规定的工作条件下，仪器保持 其计量特性不变的能力。分析仪器的稳定性，主 要是指分析仪器响应值随时间的变化特性。稳定 性可用噪声和漂移来表征。 线性范围——是指校正曲线所跨越的最大线性区 ——是指校正曲线所跨越的最大线性区 间，用来表示对被测组分含量或浓度的适应性。 仪器的线性范围越宽越好。 线性度——又称线性度误差或非线性误差，一般 ——又称线性度误差或非线性误差，一般 是指仪表的输出曲线与相应直线之间的最大偏差， 用该偏差与仪器量程的百分数表示
1.3在线分析仪表常用的浓度单位 1.3在线分析仪表常用的浓度单位
• 在线分析中气体浓度的表示方法有:摩尔分数、 在线分析中气体浓度的表示方法有: • • • •
体积分数、质量浓度、质量分数、物质的量浓度 等。在线分析仪表中最常用的是体积分数。 摩尔分数——即待测组分的物质的量与混合气体 ——即待测组分的物质的量与混合气体 中各组分物质的量的总和之比。 常用的单位是% 10常用的单位是%、10-6、10-9，即我们以前常用 10的% vol(摩尔百分比)、ppm mol、ppb mol。 vol(摩尔百分比) mol、 mol。 体积分数——即待测组分的体积与混合气体中各 ——即待测组分的体积与混合气体中各 组分体积的总和之比。 常用的单位是% 10常用的单位是%、10-6、10-9，即我们以前常用 10的% vol(体积百分比)、ppm vol、ppb vol。 vol(体积百分比) vol、 vol。
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1.4在线分析仪表的主要性能指标 1.4在线分析仪表的主要性能指标 • 在线分析仪表的性能指标含义广泛，但大
体上可以分成两类。 • 一类性能指标与仪器的工作范围和工作条 件有关。工作范围主要是指测量对象、测 量范围等；工作条件包括环境条件、样品 条件、供电供气要求，仪表的防爆性能和 防护等级等。 • 另一类性能指标与仪器的分析信号，即仪 器的响应值有关。这类指标主要有灵敏度、 检出限、重复性、准确度、分辨率、稳定 性、线性范围、响应时间等。