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仪器仪表的基本概念及知识 仪器仪表是如何工作的

时间:2020-08-05    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
1.分析仪器的分类 

分析仪器的种类繁多,用途各异。按照测量原理和分析方法,可以把分析仪器大略分为如下几类。 

(1)电化学分析仪器 

采用电位、电导、电流分析法的各种电化学分析仪器,如氧化锆氧分析仪器、燃料电池式氧分析仪器、电化学式有毒性气体检测器等。 

(2)热学分析仪器 

如热导式气体分析仪器、催化燃烧式可燃性气体检测器等 

(3)光学分析仪器 

包括采用吸收光谱法的红外线气体分析仪器、近红外光谱仪、激光气体分析仪器、紫外-可见分光光度计、紫外荧光法分析仪等。 

(4)微量水分析仪器 

大致有电解式微量水分析仪、电容式微量水分析仪、晶体震荡式微量水分析仪、冷镜式微量水分析仪等。 

2.分析仪器基本参数解析 

(1)测量范围 

也称作量程,指两个极限值之间的区域,用所考虑的量的上、下极限值来表示。 

量程的选择:仪表量程的选择必须目的明确,要根据现场具体情况及工艺要求来选择,提供给客户比较适合的量程。并不是越大越好,因为仪表的误差也是根据量程的变化而变化的。 

一般我们的仪表误差为±2%F.S,即满量程的±2%;在跟客户的交流中要搞清楚客户的需求,尤其遇到一些不清楚情况的客户,总希望能够量程越大、精度越高越好,这个需要我们做工作来说服客户去选择比较适合的。同时,不同量程需要用到不同的传感器,比如:微量氧传感器一般测量0-1000ppm的氧气比较好,而常量氧则一般针对0.1%-80%之间浓度的氧气测量;高纯氧的量程一般选80-99.99%。 

(2)准确度及等级 

仪器的准确度也成为精确度,简称精度,是指仪器的指示值与被测量真值的一致程度。一般仪器的准确度等级为2级 
在测量中,任何一种测量的精密程度高低都只能是相对的,皆不可能达到绝对精确,总会存在有各种原因导致的误差。为使测量结果准确可靠、尽量减少误差,提高测量精度.必须充分认识测量可能出现的误差,以便采取必要的措施来加以克服。通常在测量中有基本误差、补偿误差、绝对误差、相对误差、系统误差、随机误差、过失误差与抽样误差等。下面说明一下相对误差。 

①绝对误差(absolute error) 

绝对误差=测量结果-(约定)真值 

②相对误差(relative error) 

相对误差=绝对误差 / (约定)真值 

相对误差用±%F.S表示,FS是英文full scale的缩写,±%F.S表示仪表满量程相对误差。 

仪表满量程相对误差=绝对误差 / (测量上限-测量下限)*100% 

(3)响应时间(response time)和分析滞后时间(lag time of analysis) 

响应时间是表征仪器测量速度的快慢.通常定义为从被测量发生阶跃变化的舜时起,到仪器的指示达到两个稳态值之差的90%处所经过的时间。这一时间称为90%响应时间,用T90标注。 

分析滞后时间等于“样品传输滞后时间”和“分析仪器响应时间”之和,即样品从工艺设备取出到得到分析结果这段时间。样品传输滞后时间包括取样、传输和预处理环节所需时间。 

(4)稳定性:(stability) 

稳定性是指在规定的工作条件下,输入保持不变,在规定时间内仪器示值保持不便的能力。分析仪器的稳定性可用噪声和漂移两个参数来表征。 

噪声(noises)又称输出波动(output fluctuation),不是由被测组分的浓度或任何影响量变化引起的相对于平均输出的波动,或者说由于未知的偶然因素所引起的输出信号的随机波动。它干扰有用信号的检测。 

漂移(drift)是指分析信号朝某个一定的方向缓慢变化的现象。漂移包括零点漂移、量程漂移、基线漂移。漂移表示系统误差的影响。 

如:我们的仪表参数中提到的:“稳定性:零点漂移:±1.5%F.S/30d;量程漂移:±1.5%F.S/30d;”指的是仪表在连续工作30天零点漂移和量程点漂移小于满量程(F.S=full scale)的±1.5%。 

为了提高仪器仪表的稳定性和重复性,通常通过自动标定、补偿校正等手段来实现。如:红外气体分析仪器中参比信号、热导传感器中的双臂电桥及在线成套分析系统中的自动标校等都是此手段。 

(5)重复性:(repeatability) 

又称重复性误差(repeatability error)。指相同的方法、相同的试样、在相同的条件下测得的一系列结果之间的偏差。相同的条件是指同一操作者、同一仪器、同一实验室和短暂的时间间隔。 

(6)灵敏度:(sensitivity) 

是指被测物质的含量或浓度改变一个单位时分析信号的变化量,表示仪器对被测定量变化的反应能力。 

(7)分辨力:(resolution) 

是指仪器区别相邻近信号的能力。通常用分辨率等表示,仪器的分辨率是可调的,仪器性能指标中给出的分辨率一般是该仪器的最高分辨率。分辨率越高,灵敏度越低。 

3.单位换算 

3.1压力单位换算表

3.2浓度单位ppm与mg/m3的换算 

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

M----为气体分子量 
ppm----测定的体积浓度值 
T----温度 
Ba----压力 
22.4----20℃、101.325kPa下每摩尔气体的体积,L 

4.我公司产品命名分类(GES-green sublimation) 

(1)GES-O2氧量分析仪Oxygen (氧浓度测量) 
(2)GES-DP露点分析仪Dew point(露点测量) 
(3)GES-H2热导分析仪Hydrogen(测量组分+原理) 
(4)GES-CO红外分析仪Carbon monoxide(测量组分+原理) 
(5)报警器/手持设备 (报警器,检测仪,偏重于定性分析) 
(6)绿能气体成套分析系统(无人值守在线监测系统)(end)



    如何检查仪器仪表的故障问题,可以通过一下五种方法来进行排查,此类方法适用于多类仪器仪表,如果进行以下操作还未排除故障问题,可以联系厂家技术人员进行咨询。

    1、排除法

    所谓的排除法是通过拔插机内一些插件板、器件来判断故障原因的方法。当拔除某一插件板或器件后仪表恢复正常,就说明故障发生在那里。

    2、对比法

    要求有两台同型号的仪表,并有一台是正常运行的。使用这种方法还要具备必要的设备,例如,万用表、示波器等。按比较的性质分有,电压比较、波形比较、静态阻抗比较、输出结果比较、电流比较等。

    具体方法是:让有故障的仪表和正常仪表在相同情况下运行,而后检测一些点的信号再比较所测的两组信号,若有不同,则可以断定故障出在这里。这种方法要求维修人员具有相当的知识和技能。

    3、隔离法

    故障隔离法不需要相同型号的设备或备件作比较,而且安全可靠。根据故障检测流程图,分割包围逐步缩小故障搜索范围,再配合信号对比、部件交换等方法,一般会很快查到故障之所在。

    4、观察法

    利用视觉、嗅觉、触觉。某些时候,损坏了的元件会变色、起泡或出现烧焦的斑点;烧坏的器件会产生一些特殊的气味;短路的芯片会发烫;用肉眼也能观察到虚焊或脱焊处。

    5、升降温法

    有时,仪表工作较长时间,或在夏季工作环境温度较高时就会出现故障,关机检查正常,停一段时间再开机又正常,过一会儿又出现故障。这种现象是由于个别IC或元器件性能差,高温特性参数达不到指标要求所致。为了找出故障原因金属加工网,可采用升降温法。

    所谓降温,就是在故障出现时,用棉纤将无水酒精在可能出故障的部位抹擦,使其降温,观察故障是否消除。所谓升温就是人为地将环境温度升高,比如用电烙铁放近有疑点的部位(注意切不可将温度升得太高以致损坏正常器件)试看故障是否出现。





影响仪器仪表差热分析的关键因素及选择

  差热分析操作简单,但在实际工作中常常发现同一试样在不同上测量,或不同的人在同一仪器上测量,所得到的差热曲线结果有差异。峰的最高温度、形状、面积和峰值大小都会发生一定变化。其主要原因是因为热量与许多因素有关,传热情况比较复杂所造成的。一般说来,一是仪器,二是样品。虽然影响因素很多,但只要严格控制某种条件,仍可获得较好的重现性。

  1.气氛和压力的选择

  气氛和压力可以影响样品化学反应和物理变化的平衡温度、峰形。因此,必须根据样品的性质选择适当的气氛和压力,有的样品易氧化,可以通入N2、Ne等惰性气体。

  2.升温速率的影响和选择

  升温速率不仅影响峰温的位置,而且影响峰面积的大小,一般来说,在较快的升温速率下峰面积变大,峰变尖锐。但是快的升温速率使试样分解偏离平衡条件的程度也大,因而易使基线漂移。更主要的可能导致相邻两个峰重叠,分辨力下降。较慢的升温速率,基线漂移小,使体系接近平衡条件,得到宽而浅的峰,也能使相邻两峰更好地分离,因而分辨力高。但测定时间长,需要仪器的灵敏度高。一般情况下选择8度·min-1~12度·min-1为宜。

  3.试样的预处理及用量

  试样用量大,易使相邻两峰重叠,降低了分辨力。一般尽可能减少用量,较多大至毫克。样品的颗粒度在100目~200目左右,颗粒小可以改善导热条件,但太细可能会破坏样品的结晶度。对易分解产生气体的样品,颗粒应大一些。参比物的颗粒、装填情况及紧密程度应与试样一致,以减少基线的漂移。

  4.纸速的选择

  在相同的实验条件下,同一试样如走纸速度快,峰的面积大,但峰的形状平坦,误差小;走纸速率小,峰面积小。因此,要根据不同样品选择适当的走纸速度。不同条件的选择都会影响差热曲线,除上述外还有许多因素,诸如样品管的材料、大小和形状、热电偶的材质以及热电偶插在试样和参比物中的位置等。市售的差热仪,以上因素都已固定,但自己装配的差热仪就要考虑这些因素。

  5.参比物的选择

  要获得平稳的基线,参比物的选择很重要。要求参比物在加热或冷却过程中不发生任何变化,在整个升温过程中参比物的比热、导热系数、粒度尽可能与试样一致或相近。

  常用α-三氧化二铝Al2O3)或煅烧过的氧化镁(MgO)或石英砂作参比物。如分析试样为金属,也可以用金属镍粉作参比物。如果试样与参比物的热性质相差很远,则可用稀释试样的方法解决,主要是减少反应剧烈程度;如果试样加热过程中有气体产生时,可以减少气体大量出现,以免使试样冲出。选择的稀释剂不能与试样有任何化学反应或催化反应,常用的稀释剂有SiC、铁粉、Fe2O3、玻璃珠Al2O等。

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