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儀器儀表的基本概念及知識 儀器儀表是如何工作的

時間:2020-08-04    來源:儀多多儀器網    作者:儀多多商城     
1.分析儀器的分類

分析儀器的種類繁多,用途各異。按照測量原理和分析方法,可以把分析儀器大略分為如下幾類。

(1)電化學分析儀器

采用電位、電導、電流分析法的各種電化學分析儀器,如氧化鋯氧分析儀器、燃料電池式氧分析儀器、電化學式有毒性氣體檢測器等。

(2)熱學分析儀器

如熱導式氣體分析儀器、催化燃燒式可燃性氣體檢測器等

(3)光學分析儀器

包括采用吸收光譜法的紅外線氣體分析儀器、近紅外光譜儀、激光氣體分析儀器、紫外-可見分光光度計、紫外熒光法分析儀等。

(4)微量水分析儀器

大致有電解式微量水分析儀、電容式微量水分析儀、晶體震蕩式微量水分析儀、冷鏡式微量水分析儀等。

2.分析儀器基本參數解析

(1)測量范圍

也稱作量程,指兩個極限值之間的區(qū)域,用所考慮的量的上、下極限值來表示。

量程的選擇:儀表量程的選擇必須目的明確,要根據現場具體情況及工藝要求來選擇,提供給客戶比較適合的量程。并不是越大越好,因為儀表的誤差也是根據量程的變化而變化的。

一般我們的儀表誤差為±2%F.S,即滿量程的±2%;在跟客戶的交流中要搞清楚客戶的需求,尤其遇到一些不清楚情況的客戶,總希望能夠量程越大、精度越高越好,這個需要我們做工作來說服客戶去選擇比較適合的。同時,不同量程需要用到不同的傳感器,比如:微量氧傳感器一般測量0-1000ppm的氧氣比較好,而常量氧則一般針對0.1%-80%之間濃度的氧氣測量;高純氧的量程一般選80-99.99%。

(2)準確度及等級

儀器的準確度也成為精確度,簡稱精度,是指儀器的指示值與被測量真值的一致程度。一般儀器的準確度等級為2級
在測量中,任何一種測量的精密程度高低都只能是相對的,皆不可能達到絕對精確,總會存在有各種原因導致的誤差。為使測量結果準確可靠、盡量減少誤差,提高測量精度.必須充分認識測量可能出現的誤差,以便采取必要的措施來加以克服。通常在測量中有基本誤差、補償誤差、絕對誤差、相對誤差、系統(tǒng)誤差、隨機誤差、過失誤差與抽樣誤差等。下面說明一下相對誤差。

①絕對誤差(absolute error)

絕對誤差=測量結果-(約定)真值

②相對誤差(relative error)

相對誤差=絕對誤差 / (約定)真值

相對誤差用±%F.S表示,FS是英文full scale的縮寫,±%F.S表示儀表滿量程相對誤差。

儀表滿量程相對誤差=絕對誤差 / (測量上限-測量下限)*100%

(3)響應時間(response time)和分析滯后時間(lag time of analysis)

響應時間是表征儀器測量速度的快慢.通常定義為從被測量發(fā)生階躍變化的舜時起,到儀器的指示達到兩個穩(wěn)態(tài)值之差的90%處所經過的時間。這一時間稱為90%響應時間,用T90標注。

分析滯后時間等于“樣品傳輸滯后時間”和“分析儀器響應時間”之和,即樣品從工藝設備取出到得到分析結果這段時間。樣品傳輸滯后時間包括取樣、傳輸和預處理環(huán)節(jié)所需時間。

(4)穩(wěn)定性:(stability)

穩(wěn)定性是指在規(guī)定的工作條件下,輸入保持不變,在規(guī)定時間內儀器示值保持不便的能力。分析儀器的穩(wěn)定性可用噪聲和漂移兩個參數來表征。

噪聲(noises)又稱輸出波動(output fluctuation),不是由被測組分的濃度或任何影響量變化引起的相對于平均輸出的波動,或者說由于未知的偶然因素所引起的輸出信號的隨機波動。它干擾有用信號的檢測。

漂移(drift)是指分析信號朝某個一定的方向緩慢變化的現象。漂移包括零點漂移、量程漂移、基線漂移。漂移表示系統(tǒng)誤差的影響。

如:我們的儀表參數中提到的:“穩(wěn)定性:零點漂移:±1.5%F.S/30d;量程漂移:±1.5%F.S/30d;”指的是儀表在連續(xù)工作30天零點漂移和量程點漂移小于滿量程(F.S=full scale)的±1.5%。

為了提高儀器儀表的穩(wěn)定性和重復性,通常通過自動標定、補償校正等手段來實現。如:紅外氣體分析儀器中參比信號、熱導傳感器中的雙臂電橋及在線成套分析系統(tǒng)中的自動標校等都是此手段。

(5)重復性:(repeatability)

又稱重復性誤差(repeatability error)。指相同的方法、相同的試樣、在相同的條件下測得的一系列結果之間的偏差。相同的條件是指同一操作者、同一儀器、同一實驗室和短暫的時間間隔。

(6)靈敏度:(sensitivity)

是指被測物質的含量或濃度改變一個單位時分析信號的變化量,表示儀器對被測定量變化的反應能力。

(7)分辨力:(resolution)

是指儀器區(qū)別相鄰近信號的能力。通常用分辨率等表示,儀器的分辨率是可調的,儀器性能指標中給出的分辨率一般是該儀器的最高分辨率。分辨率越高,靈敏度越低。

3.單位換算

濃度單位ppm與mg/m3的換算

mg/m3=M/22.4 * ppm * [273/(273+T)] * (Ba/101325)

M----為氣體分子量
ppm----測定的體積濃度值
T----溫度
Ba----壓力
22.4----20℃、101.325kPa下每摩爾氣體的體積,L

4.我公司產品命名分類(GES-green sublimation)

(1)GES-O2氧量分析儀Oxygen (氧濃度測量)
(2)GES-DP露點分析儀Dew point(露點測量)
(3)GES-H2熱導分析儀Hydrogen(測量組分+原理)
(4)GES-CO紅外分析儀Carbon monoxide(測量組分+原理)
(5)報警器/手持設備 (報警器,檢測儀,偏重于定性分析)
(6)綠能氣體成套分析系統(tǒng)(無人值守在線監(jiān)測系統(tǒng))(
影響儀器儀表差熱分析的關鍵因素及選擇

  差熱分析操作簡單,但在實際工作中常常發(fā)現同一試樣在不同上測量,或不同的人在同一儀器上測量,所得到的差熱曲線結果有差異。峰的最高溫度、形狀、面積和峰值大小都會發(fā)生一定變化。其主要原因是因為熱量與許多因素有關,傳熱情況比較復雜所造成的。一般說來,一是儀器,二是樣品。雖然影響因素很多,但只要嚴格控制某種條件,仍可獲得較好的重現性。

  1.氣氛和壓力的選擇

  氣氛和壓力可以影響樣品化學反應和物理變化的平衡溫度、峰形。因此,必須根據樣品的性質選擇適當的氣氛和壓力,有的樣品易氧化,可以通入N2、Ne等惰性氣體。

  2.升溫速率的影響和選擇

  升溫速率不僅影響峰溫的位置,而且影響峰面積的大小,一般來說,在較快的升溫速率下峰面積變大,峰變尖銳。但是快的升溫速率使試樣分解偏離平衡條件的程度也大,因而易使基線漂移。更主要的可能導致相鄰兩個峰重疊,分辨力下降。較慢的升溫速率,基線漂移小,使體系接近平衡條件,得到寬而淺的峰,也能使相鄰兩峰更好地分離,因而分辨力高。但測定時間長,需要儀器的靈敏度高。一般情況下選擇8度·min-1~12度·min-1為宜。

  3.試樣的預處理及用量

  試樣用量大,易使相鄰兩峰重疊,降低了分辨力。一般盡可能減少用量,較多大至毫克。樣品的顆粒度在100目~200目左右,顆粒小可以改善導熱條件,但太細可能會破壞樣品的結晶度。對易分解產生氣體的樣品,顆粒應大一些。參比物的顆粒、裝填情況及緊密程度應與試樣一致,以減少基線的漂移。

  4.紙速的選擇

  在相同的實驗條件下,同一試樣如走紙速度快,峰的面積大,但峰的形狀平坦,誤差小;走紙速率小,峰面積小。因此,要根據不同樣品選擇適當的走紙速度。不同條件的選擇都會影響差熱曲線,除上述外還有許多因素,諸如樣品管的材料、大小和形狀、熱電偶的材質以及熱電偶插在試樣和參比物中的位置等。市售的差熱儀,以上因素都已固定,但自己裝配的差熱儀就要考慮這些因素。

  5.參比物的選擇

  要獲得平穩(wěn)的基線,參比物的選擇很重要。要求參比物在加熱或冷卻過程中不發(fā)生任何變化,在整個升溫過程中參比物的比熱、導熱系數、粒度盡可能與試樣一致或相近。

  常用α-三氧化二鋁Al2O3)或煅燒過的氧化鎂(MgO)或石英砂作參比物。如分析試樣為金屬,也可以用金屬鎳粉作參比物。如果試樣與參比物的熱性質相差很遠,則可用稀釋試樣的方法解決,主要是減少反應劇烈程度;如果試樣加熱過程中有氣體產生時,可以減少氣體大量出現,以免使試樣沖出。選擇的稀釋劑不能與試樣有任何化學反應或催化反應,常用的稀釋劑有SiC、鐵粉、Fe2O3、玻璃珠Al2O等。

標簽: 儀器儀表
儀器儀表 影響儀器儀表差熱分析的關鍵因素及選擇_儀器儀表

       電鍍行業(yè)中對PH應用較為廣泛,主要用于鍍液及電鍍廢水處理中,在鍍液檢測中用戶需要注意溫度、酸堿強度及腐蝕性,以選配適用的電極配套儀表,以達到長期穩(wěn)定應用的效果。配套電極屬于消耗品,因此在選配設備時除了要考慮一次性購置成本外,還需考慮單電極的成本。在電鍍廢水處理中,溫度通常不高,但腐蝕性是有的,如果只是電鍍鎳,而非化學鍍,那么在廢水中,鎳是以離子態(tài)的形式存在,針對離子態(tài)的鎳,只需要用片堿進行調節(jié)pH,再通過PAC混凝,PAM絮凝沉淀,即可把電鍍鎳沉淀除去。但是在有的電鍍廢水中,因為前面分流不得當,或者在電鍍鎳廢水中摻雜了前處理水,導致廢水中會存在絡合劑,那么如果只是加堿調節(jié),鎳離子是無法沉淀的。這時需要加入重捕劑M1進行螯合沉淀處理,通過與鎳離子生成不溶性螯合物而把鎳離子濃度降低,必要時可在線監(jiān)測鎳離子含量,以達到污水處理排放標準。



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