电弧红外碳硫仪的原理及特点 碳硫仪是如何工作的

　　碳硫仪适用于钢铁及其它材料中碳硫两元素质量分数的测定。本仪器可采用高速引燃炉、管式燃烧炉燃烧样品，气体容量法测试碳质量分数、碘量法测试硫质量分数。　　碳硫仪常用检测法介绍：　　1、红外吸收法：　　试样中的碳、硫经过富氧条件下的高温加热，氧化为二氧化碳、二氧化硫气体，气体经处理后进入相应的吸收池，对相应的红外辐射进行吸收，由探测器转发为信号，经计算机处理输出结果。此法准确、快速、灵敏度高，高低碳硫含量都可使用。一般红外碳硫分析仪采用此法。　　2、电导法：　　根据电导率的变化来测量分析碳硫含量。被测样品经高温燃烧后产生的混合气体，经过电导池的吸收后，电阻率(电导的倒数)发生改变，从而测定碳、硫的含量。这种方法准确，快速、灵敏，多用于低碳、低硫的测定，常见于电导碳硫仪---扩散氢分析仪。　　3、容量法：　　常用的测碳为气体容量法，测硫为碘量法、酸碱滴定法。气体容量法测碳、碘量法定硫，是我国碳、硫联合测定常用的方法。采用此法的碳硫分析仪精度，碳含量下限为0.030%，硫含量下限为0.005%。　　4、滴定法：　　采用酸碱滴定法测定钢铁碳、硫元素。与电弧燃烧炉一起使用适用于一般化验室、炉前化验等。　　5、重量法：　　常用碱石棉吸收二氧化碳，由"增量"求出碳含量。硫的测定常用湿法，试样用酸分解氧化，转变为硫酸盐，然后在盐酸介质中加入氯化钡，生成硫酸钡，经沉淀、过滤、洗涤、灼烧，称量后计算得出硫的含量。重量法有较高的准确度，至今仍被国内外作为标准方法，适用于标准实验室和研究机构。但是重量法分析速度慢，所以不适于企业现场碳硫分析！　　6、其它方法：　　ICP法、直读光谱法、X光荧光法、质谱法、色谱法、活化分析法。

碳硫仪目前分为微机(单片机)碳硫分析仪、智能数显碳硫分析、高频红外碳硫分析仪这三大类。

其中微机(单片机)碳硫分析仪、智能数显碳硫分析都是利用化学原理:气体容量法测碳，碘量法测硫。而高频红外碳硫分析仪则利用物理原理检测:气体分子在红外光波段具有选择性吸收谱图，从而测出CO2、SO2。

碳硫仪可测定铸铁、球铁、生铁、不锈钢、普碳钢、合金钢、合金铸铁、各类矿石、有色金属中碳、硫、锰、磷、硅、镍、铬、钼、铜、钛、锌、钒、镁、稀土等元素的含量。测量范围广、精度高，产品广泛应用于钢铁、冶金、铸造、采矿、建筑、机械、电子、环保、卫生、化工、电力、技术监督等部门和大专院校，深受广大用户的喜爱。

主要原理

结构模块化设计

整机采用模块化设计技术，电源系统由两个固态电源模块组成，防尘、简洁可靠;连线采用扁平线接插件代替插槽形式，提高了整个电路的可靠性及线路之间的连接可靠性，结构性强。

气路系统

采用气动原理，设计了高压排灰、自动清扫炉头，并增加炉头加热装置，有效地减少粉尘对硫元素分析的影响。气路部件包括电磁阀、气缸、气路管、气路接头全部采用意大利CAMOZZ1气动有限公司进口元件，电磁阀寿命达百万次以上，气缸采用无油润滑技术，适用于恶劣现场环境，从根本上解决了国内产品常见的气路系统的可靠性和密封性难题。

高频炉的设计

1、高频炉输出功率为2.5千瓦，选用风冷陶瓷功率管并使其工作在降额使用状态，提高了功率输出的稳定性及元件寿命。

2、主振电容采用额定电流达一百安培的真空陶瓷电容，具有极低的介质损耗、优良的稳定性，有效提高了可靠性及功率输出的稳定性。

3、高频炉所有金属联接件采用铜表面镀银加抗氧化导电膜技术;采用高Q值铁氧体芯线圈;设有冷却风道，加强冷却风扇功率，提高了功率元件的热稳定性。

通过以上设计，保证了样品中碳硫元素的释放。

红外检测系统

CO2、SO2等极性分子具有电偶极矩，因而具有振动和转动等结构。按量子力学分成分裂的能级，可与入射的特征波长红外光耦合产生吸收，气体分子在红外光波段，具有选择性吸收谱图，当特定波长的红外光通过CO2或SO2气体后，能产生强烈的光吸收。

由于探测器是将光信号转换为电信号，当探测器工作在线性区域内，选定某一特定波长并且确定了分析池(吸收池)长度时，由测量光强能换算出混合气体中被测气体的浓度，这就是红外吸收法能定量测量气体浓度的基本原理。

核心部件红外检测池选用、长寿命的贵金属微型红外光源及金属反射镜;调制系统采用单片机控制的高精度步进电机，达到了调制频率的长期稳定，红外热释电固体光锥型传感器、窄带滤光片、检测器等中科院上海技术物理研究所专有元件、高精度A/D采样卡，使整机有极高的检测灵敏度，可有效检测ppm级的碳硫含量。

检测范围及精度

在气路设计中采用高压排灰、自动清扫、高精度流量控制及压力补偿等一系列有效的措施，结合德凯公司特有的全量程定标技术、重量线性补偿技术，使仪器的拥有宽广的检测范围。检测上限碳可达100%、硫可达100%，同时选用瑞士梅特勒-托利多万分之一电子天平，碳分析精度≤0.4ppm或RSD≤0.4%，硫分析精度≤0.5ppm或RSD≤1.2%。

应用软件

在WINDOWS2000操作系统上中文应用软件，PC接口采用了USB数据交换技术，构筑了一个上下位机通讯的系统工作模式，多窗口、多任务操作，在数据库的管理上，实现了数据的自动存储、拥有功能强大、多重过滤数据库检索引擎，通过网络实现数据库远程监控，工作曲线的同步显示、存储、放大及多重曲线的多层次比较。

线性化定标

高频红外碳硫分析仪是通过检测CO2及SO2气体对红外辐射吸收量来分析物质中的碳硫元素含量;线性化定标是仪器数据中关键技术，由于朗伯比尔定律是符合指数规律，又因红外滤光片具有一定带宽，气体吸收系数不是常数，因而要获得积分面积线性化定标是十分困难。我们在定标模式、计算法、定标软件的设计上均有重大突破并优于国外的仪器，在全量程范围内获得很好线性度;国内同行几乎采用多气室的分段定标，因而存在很大的弊病及使用上局限性。

高频炉程序升温

试样的燃烧温度、高碳高硫的释放速率对分析的精度都有一定的影响。目前市场上的高频炉都不能很好地解决这些问题。我公司生产的高频炉具有程序升温功能，具有32条针对不同样品的升温曲线，供随时调用。比如高碳升温曲线，相对于常规的不可控功率，明显的减少了粉尘，同时控制了碳的释放速度，从而显著地提高了分析精度;超低含量的升温曲线，可以消除被测样品表面碳的空白影响，同时通过适当的功率控制，增加被测样品的称样量，从而减少助熔剂空白的影响;通过对被测样品燃烧温度的控制，减少熔融样品对坩埚的腐蚀，从而消除了由于坩埚内部杂质释放所引入的空白。