L21.成份检测、机械量检测

自动检测技术及仪表Test&MeasurementTechnologyandAutomaticInstrumentationCIST@BUCT2011第②部分过程参数检测第三章检测仪表气体成分分析仪表机械量检测仪表M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表氧量分析仪热导式气体分析仪表气相色谱分析仪表机械量检测仪表距离、厚度检测仪表力、力矩检测仪表转速检测仪表加速度、振动检测仪表M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表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与温度、压力检测方法不一样，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。M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表气体成分分析仪表的组成框图采样装置预处理系统采样系统传感器信号放大和处理单元显示单元控制单元M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表按测量原理分类主要有电化学式热学式光学式射线式磁学式色谱式电子光学式和离子光学式M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表氧量分析仪利用氧化锆电解质作传感器，测量混合物气体中氧气的含量。氧化锆（ZrO2）是一种陶瓷固体电解质，在高温下有良好的离子导电特性。作为氧含量检测用的氧化锆一般都掺入一定量（通常15%）的氧化钙（CaO）作为稳定剂，经高温焙烧后则形成稳定的萤石型立方晶系。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。M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表氧量分析仪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。浓差电势由能斯特公式决定E=RTnFlnpRpxM&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表氧量分析仪氧化锆氧含量测量的检测器有各种的形式（形状）在氧化锆检测器中，最重要的是控制氧化锆的工作温度。一般检测器中均有恒温控制装置，以保证氧化锆工作在恒定的温度；另一方面，还要选取合适的温度值。M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表热导式气体分析仪表征物质导热能力大小的物理参数是导热系数，导热系数越大，说明该物质容易导热，反之不易导热。实验证明，对于混合物，其导热系数可用下式计算待测组分的导热系数与被测气体中其它组分有明显差异被测气体中其它组分的导热率差别不大=i=1niCiC1=212M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表热导式气体分析仪热导式气体分析仪由传感器（常称为热导检测器或热导池）、测量电路、显示单元、电源和温度控制器等组成。热导池是将混合气体的导热系数的变化转换为电阻值变化的关键部件。M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表热导式气体分析仪0℃时的电阻值为R0，通过电流I后，电阻丝产生热量并向四周散射。电阻丝产生的热量为由于气体流量很小，气体带走的热量可忽略。热量主要是通过气体传向气室壁。设气室壁温度tc恒定（一般都设置有恒温装置），电阻丝达到热平衡时的温度为tn，则电阻丝的散热为Q=I2Rn=I2R0(1+tn)Q'=2l(tntc)ln(rc/rn)M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表热导式气体分析仪热平衡时电阻Rn的测量可通过电桥实现Rn=R01+tc+ln(rc/rn)2lI2Rn～ERD+RD0RD0RD+RLM&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表红外式气体分析仪红外线是指波长为0.76～1000m范围内的电磁波。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：同种气体对红外线的吸收能力因红外线的波长不同而不同；单原子分子气体和无极性的双原子分子气体不吸收红外线，而具有异核分子的大多数气体在某些特定的波长下对红外线有强烈的吸收；M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表红外式气体分析仪气体吸收了红外线辐射以后，温度升高使压力（体积）增加；气体对红外线的吸收遵循朗伯-比尔定律，即I=I0eKlM&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表红外式气体分析仪检测器中间用一张铝箔和它旁边的铝合金柱体构成一个电容器，其中铝箔为动极，柱体作定极。M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表气相色谱仪前面的成分分析方法有一个共同的特点，只能自动连续地分析混合气体中某一组分的含量，而色谱仪是一种能对混合物进行全面分析，能鉴定混合物是由哪些组分组成，并能测出各组分的含量。M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表气相色谱仪色谱分析方法是利用色谱柱将混合物各组分分离开来，然后按各组分从色谱柱出现的先后顺序分别测量，根据各组分出现的时间及测量值的大小可确定混合物的组成以及各组分的浓度。固定相对某一组分的吸收能力越强，则流出柱口的时间越慢，如果在柱的出口处安装一个检测器，测出各组分的浓度，就可得到一个色谱图。M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表气相色谱仪色谱图是色谱定性定量分析的基础色谱图的术语：基线、滞留时间、死时间、校正滞留时间、峰高、峰宽、半峰宽、峰面积、分辨力…M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表气相色谱仪气相色谱仪的定性分析滞留时间方法加纯物质方法气相色谱仪的定量分析定量进样法面积归一化法外标法计算机自动分析M&T,AI››检测仪表气体成分分析仪表气相色谱仪气相色谱仪主要由色谱柱、检测器、数据处理与显示记录装置以及其他配套部件组成。载气源流量控制器进样装置色谱柱检测器气体流量计记录仪恒温箱M&T,AI››检测仪表机械量检测仪表机械量通常包括各种几何量和力学量，如长度、位移、厚度、转矩、转速、振动和力等。位移测量仪表位移测量仪表是测量刚体平移或转动时的线位移或角位移的机械量测量仪表，它主要用于测量机械位移、机械零件的几何参数（尺寸、表面形状等）以及在加工过程中连续测量钢板、纸和橡胶等材料的几何尺寸。M&T,AI››检测仪表机械量检测仪表位移测量仪表电容式位移检测仪表：有改变电极工作面积和变极间距离两种方式。光纤式位移检测传感器激光扫描测长仪测量仪常用来实现非接触式的外形尺寸的测量。M&T,AI››检测仪表机械量检测仪表位移测量仪表电容式位移检测仪表：有改变电极工作面积和变极间距离两种方式。光纤式位移检测传感器激光扫描测长仪测量仪常用来实现非接触式的外形尺寸的测量。M&T,AI››检测仪表机械量检测仪表位移测量仪表电容式位移检测仪表：有改变电极工作面积和变极间距离两种方式。光纤式位移检测传感器激光扫描测长仪测量仪常用来实现非接触式的外形尺寸的测量。M&T,AI››检测仪表机械量检测仪表厚度测量仪表接触式厚度测量仪表滚轮接触式电感厚度计超声波测厚仪M&T,AI››检测仪表机械量检测仪表厚度测量仪表非接触式厚度检测仪表高频涡流测厚仪这种测厚仪采用了差动测量方式，可以减少被测材料在运动中因抖动所引起的误差。射线式测厚仪射线式测厚仪的原理是利用被测件对射线的吸收大小与其厚度有关这一原理来测量厚度。M&T,AI››检测仪表机械量检测仪表力测量仪表一类是测量某些物质受力作用时其固有物理性质发生变化，从而测得作用力的大小。另一类是利用被测力使弹性体变形，通过测量变形的程度来测出被测力的大小。振弦式测力计通过检测振弦的振动频率来测量所受到的力。M&T,AI››检测仪表机械量检测仪表转矩测量仪表转矩的测量是基于机器转轴在承受转矩时，产生扭应力或扭转角位移的原理。扭应力式（电阻应变式、磁弹性式等）扭转角位移式（相位差式、振弦式等）M&T,AI››检测仪表机械量检测仪表振动与加速度测量仪表包括测量机械系统某些选定点上的振幅（位移、速度、加速度）、频率、相位、振动的时间和频谱等振动测量按振动信号和转换方式可分为电测法光测法机械测振法M&T,AI››检测仪表机械量检测仪表振动与加速度测量仪表按测量理论分类又可分为相对测振法：将振动传感器置于被测振动物体之外的基准位置上，对被测的振动物体进行测量。绝对测振法：采用弹簧和质量块系统的惯性式传感器，传感器被固定在被测物体上进行测量，常用的加速度计就是采用这一方法。M&T,AI››检测仪表机械量检测仪表转速表转速表主要用于测量旋转体在单位时间内的转速转速变换为角位移量的离心式、磁性式测速仪利用人眼视觉暂留现象的频闪式测速仪转速变换成电压的测速电机转速变换为脉冲频率的脉冲式转速表（如光电式）M&T,AI››检测仪表小结成分检测仪表电化学式热导式红外式（并非吸收光谱式）气相色谱仪定性检测定量检测机械量检测仪表