成分分析仪表有哪些
自动污水处理系统中的热工仪表和成分分析仪器有哪些
自动污水处理系统中的热工仪表和成分分析仪器有哪些废水自动处理设备可分为热工仪表和成分分析仪器。
热工仪表的主要参数是一系列用于检测流量、液位、压力和温度的物理量检测仪表。
热工仪表的重要部分是监控部分（转换为其他信号）以及传输和测量元件（传感器）的中间部分。
成分分析仪器通常被称为水质分析仪器，如溶解氧分析仪、在线BOD分析仪和CHS仪器。
该工具的主要特点是其强大的专业性和多种形式。
1、水位检测仪表在给排水系统中，所有类型的水池或水箱均必须检测水位，这是指导操作运行的基础数据。
根据工作原理，液面的检测仪表可分为差压式、静压输入式、吹气式、浮子式、超声波、静电电容式和重锤探测式等。
差压式最常用，测量精度高，应用范围广。
其工作原理通常是根据流体力学原理测量可变水位和恒定水位之间的静压差，将压差转换为水位值，然后通过差压转换器将汽包水位转换为随水位变化的电信号，这是自动污水处理系统中的一个重要参数。
在水厂中通常使用滤池恒水位控制。
与差压式管路相比，静压管更简单，安装也方便，适用于地下水箱、大型水箱和带有检修孔的开放式水箱，尤其是水位变化较大的场合。
目前，静压有多种类型。
检测元件包括压电和压磁类型，每种类型都有自己的特征。
超声波型最大的特点是不接触液体，但价格高、液位波动大，存在较大的误差。
随着技术的进步，超声波型将成为一种非常有前途的水测量仪器。
2、物位仪表因为被检测介质存在差异，可以将物位检测表分为料位检测仪表和液位检测仪表两种类型。
其中，液位检测仪表最常用于废水处理。
同时，超声波液位计是液位检测仪表的关键组成。
接收换能器、发射器构成了超声波液位计传感器。
发射表面从发射传感器接收超声脉冲，然后接收传感器接收由液体表面反射的超声脉冲。
记录发射与接收时间并进行计算，可以得到传感器和液位之间的距离，从而计算液位。
该方法的精度为±0.5%，其测量液位的原理不受超声波的影响，因此在理论上非常适合于测量和计算废水处理过程中的液位。
在线分析仪表的分类
在线分析仪表的分类在线分析仪表是指能够对物质进行分析的特殊设备，使用不同原理和工作方式来进行测量。
根据其用途和测量对象的不同，可以将在线分析仪表分为以下几类：化学成分分析仪化学成分分析仪通过测量样品中各种元素和化合物的浓度来确定其化学成分。
化学成分分析仪广泛应用于环境保护、工业生产和生化分析等领域。
常见的化学成分分析仪包括气相色谱仪、液相色谱仪、原子吸收光谱仪、荧光光谱仪等。
物理性质分析仪物理性质分析仪以物理性质为基础进行测量，例如样品的温度、压力、流量、质量等。
物理性质分析仪广泛应用于油气、化工、能源和环保等领域。
常见的物理性质分析仪包括热重分析仪、介电常数分析仪、地震仪等。
光谱分析仪光谱分析仪以样品产生的发光、吸收、散射光谱为基础进行测量，可用于确定样品中各种物质的含量和组成。
光谱分析仪广泛应用于制药、食品、医疗和环保等领域。
常见的光谱分析仪包括紫外可见分光光度计、荧光光谱仪、拉曼光谱仪等。
特殊性质分析仪特殊性质分析仪是一种基于特殊分析原理和测量技术进行设计的仪器，可以对特殊性质进行测量。
常见的特殊性质分析仪包括脉冲电流测试仪、压电噪声测量仪、工艺气体分析仪等。
其他类型分析仪在这个不断发展的领域，还有很多新型分析仪器，能够用于各种特殊领域的质量控制和过程控制。
例如，生物学和医学领域常用的微型化学分析仪，可实现对生物样品中特定化合物的分析。
总的来说，在线分析仪表在各行各业都有着广泛的应用，同时其技术也在不断的发展和完善，还有很多新型的分析仪器正在被研发出来，让我们期待在线分析仪表世界的未来。
六节气体成分分析仪表
自动化科学与工程学院
接收室 切光片
测量气室 红外光源
电容微音器
固定金属片
滤光镜
遮光板
参比气室 金属薄膜
一路平行光：通过滤光镜、参比气室，射入接收室。 参比气室：内充不吸收红外线的气体，如氮气 另一束光：通过滤光镜、测量气室，射入接收室。 测量气室：有气样通过，则气样中的待测量吸收了部分 特征波长的红外光，使射入接收室的光束强度减弱，待 测量含量越高，光强减弱越多。
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第六节 气体成分分析仪表
氧化钙固溶在氧化锆中， 其中Ca＋2置换了Zr＋4的位 置，而在晶体中留下了氧 离子空穴。空穴的多少与 掺杂量有关 如果在一块ZrO2电解质的 两侧分别附上一个多孔铂 电极，若两侧气体的含氧 量不同，则在两电极间就 会出现电势，该电势称为 浓差电势
氧化锆浓差电池原理
接收室 切光片 测量气室 红外光源 滤光镜 遮光板 电容微音器 固定金属片
参比气室
金属薄膜
光源：直径约0.5mm的镍铬丝。此镍铬丝被加热到600~1000℃，此时 光源辐射的红外线波长范围约为2~10微米。红外线辐射光经反射抛物 状面汇聚成平行光射出，射出能量相等的两束平行光。 切光片：被同步电机带动，切割成断续的交变光，从而获得交变光信 号，减少信号漂移。
第六节 气体成分分析仪表
四、红外式气体分析仪
气体对红外线的吸收
大部分有机和无机气体的分子在红外波段内有其特征的吸 收峰，当入射红外辐射的频率与分子的振动和转动频率相 同时，红外辐射就会被气体分子吸收，引起辐射的衰减。 红外线是指波长为0.76～1000μm范围内的电磁波。既然它 是一种电磁波，因此它具有折射、反射、散射、干涉和吸 收等性质。红外线气体成分检测主要是利用红外线的吸收 性质。归纳起来具有以下特点：
成分分析仪表
9.3 工业常用自动分析仪表
工业用自动分析仪表种类很多，我们仅介绍其中较 常用的热导式气体分析器、红外线气体分析器、氧化锆 氧分析器、气相色谱分析仪、酸度检测仪表和湿度检测 仪表。
9.3.1 热导式气体分析器
热导式气体分析器是一种使用最早的、应用较广的 物理式气体分析器，它是利用不同气体导热特性不同的原 理进行分析的。
本章将介绍几种常用的自动分析仪表。
9.2 自动分析仪表的基本组成
工业自动分析仪表的基本组成如图9-1所示。
图9- 1 工业自动分析仪表的基本组成
自动取样装置的作用是从生产设备中自动、连续、 快速的提取待分析样品。
预处理系统可以采用诸如冷却、加热、气化、减压、 过滤等方式对所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。
1. 工作原理
氧化锆氧分析器基于电化学分 析方法，利用氧化锆固体电解质原 理工作。由氧化锆固体电解质做成 氧化锆探测器（简称探头），直接 安装在烟道中，其输出为电压信号 ，便于信号传输与处理。
氧化锆对氧的检测是通过氧化 图9-2 氧浓差电池原理示意图 锆组成的氧浓差电池。图9-2为氧化 锆探头的工作原理图。
第9章 成分分析仪表
9.1 成分分析方法及分类 9.2 自动分析仪表的基本组成 9.3 工业常用自动分析仪表
9.1 成分分析方法及分类
成分分析仪表是对物质的成分及性质进行分析的仪表。 使用成分分析仪表可以了解生产过程中的原料、中间产品 及最终产品的性质及其含量。
9.1.1 成分分析方法
成分分析方法分为两种类型，一种是定期取样，通 过实验室测定的实验室人工分析方法；另一种是利用可 以连续测定被测物质的含量或性质的自动分析仪表进行 自动分析的方法。
第9章-成分分析仪表
第一节 氧化锆氧量计 二、氧化锆氧量计的工作原理
4 浓差电势的输出公式
正极：
O2＋4e →2O2 —
负极：
2O2 —→O2＋4e
能斯特公式：
p2 E RTln
p RTln2
nF
p1 p
nF 1
2 ——参比气样氧容积浓度； 1 ——待测气样氧容积浓度。
第一节 氧化锆氧量计 三、保证正确测量的条件
析仪等； ➢ （6）色谱分析仪器：如气相色谱仪等； ➢ （7）电子光学和离子光学式分析仪器：如电子探针、质谱仪、
离子探针等； ➢ （8）物性测量仪器：如水分计、粘度计、湿度计、密度计、电
导率测量仪等。
第九章 成分分析仪表
国别
美 国
项目
SO2 CO NOx O3 总烃 可吸入颗粒物
测定方法
自动监测仪器
5 为全面分析炉烟中各种成分，发展快速响应的自 动气相色谱仪受到重视。
6 取样点对分析正确性影响很大。
7 保证分析仪的快速响应性。
第一节 氧化锆氧量计 一、概述
氧化锆氧量计是最近二十年发展起来的一种新型烟 气氧含量分析测量仪表。 1）组成：传感器（锆头）和变送显示器 2）分类：按安装方式分为抽出式和直插式 3)应用：广泛应用在火力发电、采暖、炼油、化工、 轻纺、水泥等工业领域内。
➢ 热导式气体分析仪是使用最早的一种物理式气体分析 仪，它是利用不同气体导热特性不同的原理进行分析 的。常用于分析混合气体中的、、、等组分的百分含 量。
➢ 原理： ➢ 各种气体都具有一定的导热能力，但是导热程度有
所不同，即各有不同的导热系数。经实验测定，气体 中氢和氦的导热能力最强，而二氧化碳和二氧化硫的 导热能力最弱。
❖被测气体的浓度不要太高。
分析仪表介绍
第二节
一、基本知识
热导式气体分析器
在热传导过程中，不同物体的热传导率不同。对于彼此间无 相互作用的多组分混合气体，它的导热系数可近似地认为是 各组分导热系数的算术平均值，即 式中
• 显示仪表的电路较为复杂，从信号处理过程上来 看，确实可以将它作为一块独立仪表。因为它含 有接收（或检测）浓差电势的输入电路、将电势 信号处理成满足显示要求的转换放大电路以及输 出显示三大部组成。同其它显示仪表一样，仪表 中也含有用于对量程和测量零点的进行调整的量 程选择电路；转换放大部分在满足显示要求下， 可以对外输出标准信号，具有信号远传功能。近 年来在氧化锆分析仪的二次仪表中引入了CPU微 处理器，使氧化锆分析仪向着智能化发展，成为 测量氧含量的最为方便的检测工具。
分数为10-6～10-9数量级的氯、硫、磷化合物 ④分析速度快
一般分析可在几分到几十分内可以完成，某些快速分析1s内 可以分析数个组分。
二、基本知识 •气相色谱法（GC）是英国生物化学家 Martin A T P等人在研究液液分配色谱的基础上，于 1952年创立的一种极有效的分离方法，它可分 析和分离复杂的多组分混合物。目前由于使用 了高效能的色谱柱，高灵敏度的检测器及微处 理机，使得气相色谱法成为一种分析速度快、 灵敏度高、应用范围广的分析方法。
第四节 原子吸收分光光度计
一、原子吸收光谱法 原子吸收光谱法 又 称 原 子 吸 收 分 光 光 度 法，是基本正 蒸气中被测元素基态原子对其原子共振辐射的吸收强度来测定 样品中被测元素含量的一种方法。 原子吸收光谱分析法的优点如下。① 检出限低，灵敏度高。
【管理资料】气体成分分析仪表资料汇编
一个氧分子的迁移使待测电极获得四个电子带负电。
24
总电池反应 +
-
O 2P 1 O 2P 2
高
低
氧气从分压高的一侧(P1)向分压低的一侧(P2) 迁移，并伴有电荷的定向迁移，从而在氧化锆 两侧的铂电极间产生电动势。
25
氧化锆两端产生电动势，大小由能斯特公式决定:
9
气体成份分析
目的: 是分析各种气体混合物中各组分的含 量或其中某一组分的含量。
气体成分的检测特点： 和温度、压力不一样，一般有一个取 样系统，取出被测样品，由过滤器， 分离，冷却器和抽吸设备等组成。
10
采样系统
采样装置
预处理系统
传感器
信号放大 和处理单元
显示单元
控制单元
气体成分分析仪 表的组成框图
薄膜电容接收结构示意图
19
取样系统
一般由取样探头、除湿器、除尘器、 冷却及抽气装置等组成。根据现场实际 需要，可增设温度控制装置、压力调节 装置、流量调节装置、流路切换装置等 预处理设备，以保证成分分析系统可靠 运行。
20
常用的红外气体分析仪有： 一氧化碳分析仪 二氧化硫分析仪 CO2气体分析仪
7
光学式：吸收式光学分析仪，光散射、光 干涉式光学分析仪
电子光学式和离子光学式：电子探针、离 子探针、质谱仪
色谱式：气相色谱仪、液相色谱仪
物性测量仪表：水分计、粘度计、密度计 、湿度计、尘量计
其他，晶体振荡式分析仪、半导体气敏传 感器等。
8
利用各物质的性质之间存 在的物理或化学差异，把被测 组分或物质转换成易于检测的 信号，实现定性与定量检测。
成分分析仪表
小型化、专用化、简用化、家用化和个人化 落地式→ 台式→ 可移动式→ 便携式→ 袋装式→ 芯片实验室 芯片实验室（Lab on a chip, 在一个小芯片上实现采样、分离、 处理、反应、分析的微全分析μTAS 全过程）
微分析仪器：尺寸小、重量轻；试样量小，灵敏、高效、污染小…
各领域科技新成果、新发展已为此提供基础： 半导体激光器、高强度LED、光纤生化和化学传感器、
分析仪表（Analytical Instrument）
•
据统计，20世纪获诺贝尔奖的项目中有27项都是与分析仪器有关， 或者是借助分析仪器而取得的成就。在本世纪初又出现了“核磁成 像”技术奖。更有人断言 “每一次分析仪器的创新都推动了人类发 现自然的奥秘，解决长期存在的疑惑，进而推动了人类前进的步 伐”。 1992年诺贝尔化学奖得主R. R. Ernst说：“现代科学的进步越来 越依靠尖端仪器的发展”！
气相色谱仪1
气相色谱仪2
气相色谱仪3
气相色谱仪器
一、气相色谱流程
1-载气钢瓶；2-减压阀； 3-净化干燥管；4-针形阀； 5-流量计;6-压力表；7-进 气管；8-色谱柱 9-热导检 测器；10-放大器；11-温度 控制器；12-记录仪； 1. 载气系统：包括气源、净化干燥管和载气流速控制; 2. 进样系统：进样器及气化室；
——气－固色谱中的固定相
原理 固定相是一种多孔、有较大比表面的吸附剂颗粒。试 样由载气带进柱子，即被吸附剂吸附。载气不断流过吸附剂时，已 被吸附的被测组分又被洗脱——脱附。脱附的组分随着载气前进时， 又可被前面的吸附剂吸附。随着载气的流动，被测组分在吸附剂表 面进行反复的吸附、脱附过程。由于被测物质中各组分的性质不同， 在吸附剂上吸附能力不同：较难被吸附的组分易被脱附，较快地移 向前面；易被吸附的组分移动较慢。经过一段时间，即通过一定量 的载气后，试样中各组分彼此分离而先后流出色谱柱。在气－固色 谱中，此法应用较多 所用吸附剂多为非极性的活性炭，弱极性的氧化铝，强极性 的硅胶，以及分子筛等。它们对各种气体吸附能力强弱不同，可根 据分析对象选用
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成分分析仪表有哪些
工业生产过程中，成分是最直接的控制指标。
对于化学反应过程，我们要求产量多，收率高；对于分离过程，我们要求得到更多的纯度合格产品。
为此，一方面要对温度、压力、液位、流量等变量进行观察、控制，使工艺条件平稳；另一方面又要取样分析、检验成分。
例如在氨的合成中，合成气中一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）含量一高，合成塔触媒会中毒；氢氮比不适当，转换率会低。
像这些成分都需要进行分析。
又如在石油蒸馏中，塔顶及侧线产品的质量不仅取决于沸点温度，也与比重等许多物性参数有关。
大气环境监测分析，需要对有关气体成分参数进行测量。
因此，对于成分、物性的测量和控制是非常重要的。
常见的成分和物性检测仪表有热导式气体分析仪、磁导式含氧量检测仪、氧化锆分析仪、红外线成分检测仪、电导式浓度检测仪、色谱分析仪、酸度（pH）检测仪、湿度检测仪、密度检测仪、水质浊度计、溶解氧分析仪、微量氧分析仪、可燃气体及有毒气体报警器等。