chap07成分分析传感器 课件(共25张PPT)- 《传感器检测技术》同步教学（铁道版）

(课件网) 传感器检测技术与仪表 第七章 成分分析传感器 引言 7.1气体成分检测 7.2水分和湿度检测 7.3密度和浓度检测 7.4成分分析传感器工程应用实例 引言 成分是指混合气体或液体中的各个组分，成分检测的目的是要确定某一或全部组分在混合气体(液体)中所占的百分含量。 在工业生产及科学实验中，需要检测的成分参数有很多，例如，在锅炉燃烧系统中，为了确定炉子燃烧状况，计算燃烧效率，要求知道烟道气中O2、CO、CO2等气体的含量。 本章主要介绍气体成分检测、湿度检测、密度和浓度检测等方法。 7.1 气体成分检测 7.1.1 热导式检测技术 7.1.2 热磁式检测技术 7.1.3 红外线式检测技术 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H2 、 CO2、 SO2 等组分的百分含量。 一、工作原理： 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。根据待测组分的导热系数与其他组分的导热系数有明显的差异（表9-1）的原理进行分析。 7.1.1 热导式检测技术 对于彼此之间无化学反应的多组分的混合气体，它的热导率与各组分的热导率及各组分的体积百分含量有关，即 如果被测组分的热导率为 ，其余组分为背景组分，并假定它们的热导率近似等于 。又由于 将它们带入上式后可得 即有 在 、 已知的情况下，测定混合气体的总热导率，就可以测定被测组分的体积百分含量。 两个条件 混合气体中除待测组分外，其余各组分的导热系数应相同或十分接近； 待测组分的导热系数与其余组分的导热系数，要有显著的差别，差别越大，灵敏度越高，即由于待测组分浓度变化引起的混合气体的λ的变化就越大。 混合气体的总热导率测定 ？ 二、热导检测器(热导池) 导热系数－>电阻的转换 铂铱弹簧 电阻在温度为tn时的电阻 电阻在单位时间内通过气 体的散热量 电流通过电阻丝产生的热量 温度系数 热平衡时，电阻丝所产生的热量Q’与通过气体传导散失的热量Q相等，得： 电阻变化Rn与λ之间为单值关系，实现了通过测量Rn大小计算出λ的大小。 气室内半径 电阻丝半径 测量要求 气体流量小且稳定。（减少对流散热） tn，tc相差不大于200℃。（为忽略电阻丝的热辐射） 电阻丝长与直径之比在2000倍以上。(减小电阻丝轴向连接体的热传导) 气室各参数的取值范围一般为：R0取15 左右，I 取100～200mA，电阻丝长取50～60mm，rn取0.01～0.03mm，rc取4～7mm，tc取50～60℃ Q’ ＝Q 三、测量电路 发送器：热导池&测量线路 电源控制器：电桥电源， 加热电源 温度控制器（水银温度计 上的电接点控制加热线圈的 通断，使发送器保持恒定温度） 7.1.2 热磁式检测技术 热磁式氧气分析仪主要是利用氧的磁特性工作的，如：氧气比其他组分的磁化率大得多，并且其他组分的磁化率近似相等，随着温度的升高，气体的磁化率将迅速下降。 图7-3 热磁式气体分析仪 1-环形管；2-中间通道；3-显示仪表； 4-被测气体入口；5-被测气体出口 氧化锆式气体分析仪 氧化锆式氧量分析仪是由氧化锆固体电解质管、铂电极和引线构成，如图7-4所示。氧化锆管制成一头封闭的圆管，管径一般为10mm左右，臂厚1mm左右，长度150mm左右。内外电极一般都用多孔铂，它是用涂敷和烧结的方法制成，厚度几微米到几十微米。电极引线采用零点几毫米的铂丝。圆管内部一般通入参比气体，管的外侧通入被测气体。 气体对红外线的吸收遵循朗伯一比尔定律，即红外线通过物质前后的能量变化随着待测组分浓度的增加而以指数下降， 式中 I0—红外线通过待测组分前的光强度； I—红外线 ... ...