順磁式氧含量分析儀

S1000系列順磁式氧含量分析儀應(yīng)用領(lǐng)域

u 醫(yī)用氧純度檢測

u 空分高純氧監(jiān)測

u 冶煉行業(yè)焊接行業(yè)石化行業(yè)

u 燃燒系統(tǒng)的過剩氧量分析

u 汽車排放和內(nèi)燃機檢測

u 連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)中的含氧分析

u 監(jiān)測生物沼氣過程分析

u 監(jiān)測低溫氣體和燃燒氣體

三、S1000系列產(chǎn)品特點

n 標(biāo)準(zhǔn)19寸機箱/小型盤裝機箱，可與微機、PLC集成于成套分析系統(tǒng)中。

n 手動/自動校準(zhǔn)。

n LCD液晶顯示，操作界面簡便實用。

n 內(nèi)部處理電路采用全新高精度數(shù)學(xué)模型進行曲線校正，數(shù)字化處理，具有高穩(wěn)定性   和可靠性。

n 標(biāo)準(zhǔn)隔離4～20mA模 擬信號輸出，可直接與DCS進行連接。

n 可連續(xù)測量SO2、NO、CO、CO2、CH4、O2、C2H4、C3H8、THC、R22等氣體

n 可同時分析一至三個組份

n 多路4～20mA模擬輸出、R232信號輸出

n 智能型儀表，自動標(biāo)定，故障自診斷

n 精度高，穩(wěn)定性好

n 菜單式操作，全中文液晶顯示，操作簡單

n ppm和mg/m3可選

n 極短預(yù)熱時間，5分鐘

四、S1000系列工作原理

 氧氣是一種特殊的順磁性氣體，既氧氣在磁場中受到吸引力，在測量單元中，氧氣的濃度可通過懸掛在非線性磁場中  的啞鈴的偏轉(zhuǎn)量來測量，氧氣的濃度越大，啞鈴偏轉(zhuǎn)靜止位置越大。啞鈴的偏轉(zhuǎn)位置可通過一光學(xué)裝置，一對光電池和放  電器來測定，啞鈴上饒有線圈，通過線圈的電流使啞鈴復(fù)位，復(fù)位電流的大小與氧氣的濃度成正比。

 磁力機械式氧分析儀工作原理示意圖如下：

五、S1000系列工作原理主要技術(shù)指標(biāo)

u 量程：（可根據(jù)客戶要求定制量程）0.01～2.00 %；0.01～99.99 %；95.00～99.99 %

u 顯示方式：LED數(shù)碼/ LCD液晶顯示

u 傳感器類型：熱磁型、冷磁型

u 防護等級：IP65

u zui小分辨率：0.01%

u 測量精度：±1% F.S

u 穩(wěn)定性：

ü  零點漂移：≤0.5% F.S / 月

ü  量程漂移：≤0.5% F.S / 月

u 重復(fù)性：≤量程的1%

u 進氣壓力：86－106kPa

u 樣氣流量：0.3～0.4 L/min

u 樣氣溫度：0℃～50℃

u 預(yù)熱時間：空氣中預(yù)熱10分鐘

u 響應(yīng)時間（T_90%）：≤8s

u 數(shù)據(jù)刷新率：50ms

u 信號變送輸出：4～20mA電流信號，zui大負(fù)載750Ω

u 繼電器輸出：

ü  6轉(zhuǎn)換觸點，功能用戶自定義；

ü  觸點容量：3A  220V AC；3A   24V DC

u 通訊端口：標(biāo)準(zhǔn)RS232、RS485、USB及有線無線選配功能數(shù)據(jù)接口

u 環(huán)境溫度：－20℃～+50℃

u 環(huán)境濕度：≤90% 相對濕度

u 供電方式：220V 交流供電，電壓波動不超過20%

u 使用環(huán)境：水平放置，無強烈震動及腐蝕性氣體場合

u 安裝方式：盤裝或臺式

六、技術(shù)分析

順磁式氧分析儀是根據(jù)氧氣的體積磁化率比一般氣體高得多，在磁場中具有*的順磁特性的原理制成的一種測量氣體中含氧量的分析儀器。

順磁式氧分析儀，也可叫做磁效應(yīng)式氧分析儀、或磁式氧分析儀，我們通常通稱為磁氧分析儀。它一般分為磁機械式、磁壓力式和氧熱磁對流式分析儀三種。

任何物質(zhì)，在外界磁場的作用下，都會被磁化，呈現(xiàn)出一定的磁特性。物質(zhì)在外磁場中被磁化，其本身會產(chǎn)生一個附加磁場，附加磁場與外磁場方向相同，該物質(zhì)被吸引，表現(xiàn)為順磁性；方向相反，該物質(zhì)被排斥，表現(xiàn)為逆磁性。氣體介質(zhì)處于磁場也會被磁化，而且根據(jù)氣體的不同也分別表現(xiàn)出順磁性或逆磁性。如O2、NO、NO2等是順磁性氣體,H2、N2、CO2、CH4等是逆磁性氣體。體積磁化率——任何物質(zhì)，在外界磁場的作用下，都會被磁化，不同物質(zhì)受磁化的程度不同，可以用磁化強度M來表示：

                         M＝kH

        式中    M——磁化強度;

                H——外磁場強度;

                 K——物質(zhì)的體積磁化率；

K的物理意義是指在單位磁場作用下，單位體積的物質(zhì)的磁化強度。磁化率為正(k＞0)稱為順磁性物質(zhì)，它們在外磁場中被吸引；k＜0則稱為逆磁性物質(zhì)，它在外磁場中被排斥；k值愈大，則受吸引和排斥的力愈大。

常見氣體的體積磁化率(0℃)

從上表可以看出，氧是順磁性物質(zhì)，其體積磁化率要比其他氣體的體積磁化率大的多。順磁式氧分析器：根據(jù)氧氣的體積磁化率比一般氣體高得多，在磁場中具有*的順磁特性的原理制成的一種測量氣體中含氧量的分析儀器。本項目中采用了重慶川儀九廠的PA200—CJ磁力機械式氣體分析儀。

6.1磁力機械式氣體分析儀的工作原理

在一個封閉的氣室中，裝有兩對不均勻的磁極，它們的磁場強度梯度正好相反。兩個空心球（俗稱啞鈴）置于兩對磁極的間隙中，用彈性金屬帶固定在殼體上，這樣，啞鈴只能以金屬帶為軸轉(zhuǎn)到而不能上下移動。在啞鈴與金屬帶交點處裝一平面反射鏡。被測樣氣由入口進入氣室后，它就充滿了氣室。兩個空心球被樣氣所包圍，被測樣氣的氧含量不同其體積磁化率k值也不同，球體所受到的作用力就不同。如果啞鈴了的兩個空心球體積相同，體積磁化值相等，兩個球體受到的力大小相等、方向相反，對于中心支撐點金屬帶而言，它受到的是一個力偶的作用，這個力偶促使啞鈴以金屬帶為軸心偏轉(zhuǎn)，在啞鈴做角位移的同時，金屬帶會產(chǎn)生一個抵抗啞鈴偏轉(zhuǎn)的復(fù)位力矩，與轉(zhuǎn)動力矩相平衡，被測樣氣中的氧含量不同，旋轉(zhuǎn)力矩和恢復(fù)力矩的平衡位置不同，也就是啞鈴的偏轉(zhuǎn)角度不同，這樣，啞鈴偏轉(zhuǎn)角度的大小，就反映了被測氣體中氧含量的多少。

對啞鈴球偏轉(zhuǎn)角度的測量，大多是采用下圖所示的光電系統(tǒng)來完成的。由光源發(fā)出的光投射在平面反射鏡上，反射鏡再把光束反射到兩個光電元件（如硅光電池、硒光電池）上。在被測樣氣不含氧時，空心球處于磁場的中間位置，此時，平面反射鏡將光源發(fā)出的光束均衡地反射在兩光電元件上，兩個光電元件接收的光能相等。一般兩個光電采用差動方式連接，因此，光電組件輸出為零，儀器zui終輸出也為零。

當(dāng)被測樣氣中有氧存在時，氧分子受磁場吸引，沿磁場強度梯度方向形成氧分壓差，其大小隨氧含量不同而異，該壓力差驅(qū)動空心球移出磁場中心位置，于是，啞鈴球偏轉(zhuǎn)了一個角度，反射鏡隨之偏轉(zhuǎn)，反射出的光束也隨之偏移，這時，兩個光電元件接收到的光能量出現(xiàn)差值，光電組件有毫伏電壓信號輸出。被測氣體中氧含量越高，光電組件輸出信號越大。該信號經(jīng)反饋放大器放大作為儀器檢測輸出。
   為了改善儀器的輸出特性，空心球上環(huán)繞一匝金屬線圈。該金屬線圈在電路上接收輸出電流的反饋，對啞鈴產(chǎn)生一個附加復(fù)位力矩，從而使啞鈴的偏轉(zhuǎn)角度大大減小

6.2磁力機械式氧分析儀的主要特點和使用注意事項
1、主要特點：
與熱磁式分析儀相比，磁力機械式氧分析儀有如下特點：
   ①它是對氧的順磁性直接測量的分析儀，在測量中，不受被測氣體導(dǎo)熱性變化、密度變化等影響。
   ②在0…*O2范圍內(nèi)線性刻度、測量精度較高，測量誤差可低至±0.1%O2。
   ③靈敏度高，除了用于常量的測量以外，還可用于微量氧（O2‰）的測量。
2、注意事項：
   ①磁力機械式氧分析儀基于對磁化率的直接測量，像氧氮等一些強磁性氣體會對測量帶來嚴(yán)重干擾，所以應(yīng)將這些干擾組分除掉。此外，一些較強逆磁性氣體也會引起較大的測量誤差。如氙氣，若樣品中含有較多的這類氣體，也應(yīng)予以清除或?qū)y量結(jié)果采取修正措施。
   ②氧氣的體積磁化率是壓力、溫度的函數(shù)，樣氣壓力、溫度的變化以及環(huán)境溫度的變化，都會對測量結(jié)果帶來影響。因此，必須穩(wěn)定樣氣的壓力，使其符合調(diào)校儀器時的壓力值。環(huán)境溫度和整個檢修部件，均應(yīng)工作在設(shè)計的溫度范圍內(nèi)，一般來說，各種型號的磁力機械式氧分析儀均帶有溫度控制系統(tǒng)，以維持檢測部件在恒溫條件下工作。
   ③無論是短時間的劇烈振動，輕微的持續(xù)振動，都會削弱磁性材料的磁場強度，因此，該類儀器多將檢測器等敏感部件安裝在防振裝置中。當(dāng)然，儀器安裝位置也應(yīng)避開振源并采取適當(dāng)?shù)姆勒翊胧?。另外，任何電氣線路不允許穿過這些敏感部分，以防電磁干擾和振動干擾。

6.3磁力機械式氧分析儀的檢修

檢修內(nèi)容：

①更換光源；

②更換檢測器；

③檢查儀表的氣密性。

④檢查儀表的絕緣電阻；

⑤測量交流紋波電壓；

⑥測試計算反饋增益；

6.4調(diào)零方法

一般的分析器都是以電的形式調(diào)節(jié)零位，而磁力機械式氧分析儀卻是以機械方式調(diào)節(jié)零點，稱為機械調(diào)零。其實質(zhì)是保證氣樣不含氧時硅光電池對左右兩塊的光照面積相等，儀器輸出為零，為此，測量池可以轉(zhuǎn)動到一個合適的位置固定之，使反射光束以恰當(dāng)?shù)慕嵌日丈湓诠怆姵厣?，這可稱為粗調(diào)。另外通過機械調(diào)節(jié)螺釘改變光電池的位置，仔細(xì)調(diào)整，稱之為細(xì)調(diào)。

在裝拆測量池和更換光源燈泡，儀器*運行、測量過程中組分的變化、環(huán)境的變化等情況下需進行調(diào)零操作。

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