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高频红外碳硫分析仪
阅读:5877时间:2010-10-18 16:05:57

    红外碳硫分析仪与高频感应燃烧炉配套使用,能快速、准确地测定钢、铁、合金、有色金属、水泥、矿石、玻璃及其它材料中碳、硫两元素的质量分数。是集光、机、电、计算机、分析技术等于一体的高新技术产品,具有测量范围宽、分析结果准确可靠等特点。由于采用了计算机技术,仪器的智能化、屏幕显示的图、文及数据的采集、处理等都达到了目前国内先进水平,是诸多行业测定碳、硫两元素理想的分析设备。

主要特点

  · 高频燃烧和红外检测部分一体化设计;

  · 戴尔品牌台式计算机,液晶显示器和激光打印机;

  · 国产仪器中,独有一氧化碳补偿,分析结果更准确;

  · 气路控制系统采用标准金属接插件,气路系统简洁,气密性好,控制阀采用日本SMC阀,系统连续分析10,0000个样品无故障;

  · 独有的气路反吹设计,可连续分析上千个样品而不需清扫炉头。

  · 两套碳探测系统,碳测量范围更宽;

  · 高精度气体数字质量流量控制器,不受温度、压力等外界因素影响,精度和稳定性均超过浮子流量计;

  · 红外探测装置采用独有的光电一体化设计,结构精巧耐用,可靠性和稳定性达到J(军)级标准;

  · 瑞士进口的调制电机,可连续工作30000小时无故障;

  · 超微孔不锈钢金属粉尘过滤器,耐蚀、无需清洗长期使用。

  · 软件特点:

  · 独有的双操作系统,系统平均无故障(MTBF)指标为20000小时;

  · 独有的多曲线设计,系统最多可存储20条碳曲线,10条硫曲线,支持用户自行设置曲线;

  · 独有的温度、压力、流量和峰宽补偿,系统稳定可靠。

技术参数

  碳元素:

  · 分析范围: C1: 0.0001[%] - 0.1[%], C2: 0.01[%] - 99.9[%]

  · 分析精度: RSD≤ 0.4[%]

  · 准确度,高于ISO9556标准

  硫元素:

  · 分析范围:S1: 0.0001[%] - 10[%]

  · 分析精度: RSD≤ 1.0[%]

  · 准确度:高于ISO4935标准

选择指南

  高频红外碳硫分析仪是一款能够进行快速测定碳含量和硫含量的先进分析设备,我国上世纪七十年代末开始引入进口高频红外碳硫仪,经过二十多年的发展高频红外碳硫分析仪技术日趋成熟,目前我国高频红外碳硫仪市场上的种类众多,如何选择一款满足用户要求的高性价比的仪器,本文将从四方面进行论述。

  一、选购仪器的适用原则:

  目前市场上的碳硫仪品牌众多,高中低档仪器都有,作为用户购买碳硫仪时应该本着适用原则,不要造成不必要的浪费,也不要为了节约成本而使买回的仪器无法达到自己的需求。所以建议用户在买仪器之前要多方考察,做到有的放矢。

  二、选择什么燃烧方式:

  高频红外碳硫仪的分析原理是经过高频感应燃烧使碳、硫元素转化为CO2和SO2气体,再根据CO2和SO2气体对红外光线的特定吸收波长来探测其浓度的。那么碳硫仪的燃烧方式就极为重要,目前市场上的碳硫仪燃烧方式大概分为两大类:一类是“前控氧,后控氧”方式;另一类是“前大氧,后控氧”方式。

  (氧气的作用:氧气在整个分析过程中分别起到:助燃气、载气的作用)

  这两种燃烧方式的差别主要在于氧气助燃气的控制与不控制,相同点是对于氧气载气都采取了恒定流量的控制。两者的比较:

  1、 前控氧,后控氧的燃烧方式,对于进入燃烧室的氧气限定一个固定的流量,这种燃烧方式对于仪器的调试相对简单一些,但相对转换率低,长期稳定性不好,长时间使用后出厂时设定的流量会产生变化,影响燃烧,导致用户要经常调节燃烧气流的大小。

  2、 前大氧,后控氧的燃烧方式,对于进入燃烧室的氧气采取仪器允许量,保证仪器在燃烧时的耗氧量,这种燃烧方式样品燃烧的更完全,转换率高,但对于调试难度较大,需要配合数字质量型流量计的使用(此方式为国际先进的燃烧方式,美国力可公司也采取此方式)。

  从仪器分析原理可见,燃烧转换率的高低和是否稳定是关系到仪器数据好坏的重要因素,因此建议用户选择采用“前大氧,后控氧”燃烧方式的仪器。

  三、样品数据的判定依据:

  样品数据的判定可从仪器的稳定性、准确性、精确度三方面作为判定的依据。

  1、仪器稳定性:

  仪器的稳定性、长期稳定性是考验仪器的最有效依据。

  (1) 稳定性的判定依据是根据相对标准偏差(RSD)来判定的,方法是选择同种样品连续测7个数据,根据公式算得,因为是连续测定的数据,因此只能反应出仪器一个时刻内的稳定性,通常仪器都能满足C≤0.5[%],S≤1.5[%]。(C:0.1[%]-1[%],S:0.01[%]-0.1[%])

  (2) 长期稳定性的判定依据是再现性的好坏,再现性是指同种样品在不同的时间段测定的数据的好坏,这个时间段有可能是一小时、一天或一周乃至一个月,长期稳定性的好坏能反映出仪器的整体性能,通常稳定性好的仪器至少可以做到一天内数据变化不会超差。

  2、仪器的准确性:

  仪器的准确性通常以线性的好坏来判定,线性的概念是指仪器生产厂家出厂时对仪器进行的数据标定,通常在测定量程内由低到高通过公式平滑处理成一条直线。线性的好坏直接影响分析的准确性,高频红外碳硫仪采用的是参比法定值,线性起参照作用,如果线性不准被测样品值也一定不准。线性好坏的判定可采取在量程范围内任选几点标钢进行测量,用高含量的标钢测定值校准仪器,相应的低含量的标钢测定值应在允许误差范围内。

  3、仪器的精确度:

  仪器的精确度通常是厂商宣传的重点,用户需要了解探测器的灵敏度和仪器的精确度是不同的概念,通常探测器的灵敏度都非常高,但仪器的精确度还受其他因素影响。通常对仪器的标定有两种方式,一种是气体标定,另一种是固体标定。采用气体标定的仪器通常宣传的精确度比较高,但此精度不适用于日常分析。采用固体标定的仪器通常宣传的精确度相对低些,但固体标定的仪器更适合用户的日常使用。

  四、注重仪器的可靠性:

  仪器的可靠性指标在仪器的实际应用上是一个十分重要的指标,稳定性、准确性、精确度指的都是仪器分析数据方面的性能指标,可靠性则是衡量仪器故障率的重要指标,如果稳定性、准确性、精确度等是仪器的枝叶,那么可靠性就是仪器的根基。可靠性在仪器的日常使用方面很重要,如果仪器的可靠性不佳,那仪器的其他指标都无从谈起了。

结构框图

    参见高频红外碳硫分析仪结构框图。图中深黑色线连接的是电路系统,浅黑色线连接的是气路系统,虚线方框内所示的是装在屏蔽恒温箱中的部件。
    CO2、S O2等极性分子具有电偶极矩,因而具有振动、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辐射耦合产生吸收,朗伯—比尔定律反应了此吸收规律。
    I=I0exp(-aPL)
    式中:I0——入射光强
    I——出射光强
    a—— 吸收系数
    P——该气体的分压强
    L——分析池的长度
    HCS-500型红外碳硫分析仪利用了CO2及SO2分别在4.26μm及7.4μm处具有较强吸收带这一特性,通过测量气体吸收后的光强变化量,分析CO2及SO2气体浓度百分含量,间接确定被测样品中的碳、硫元素的百分含量。
    分析室包括红外光源、反射镜、调制盘、吸收池、滤光片和探测器。红外光源用电加热到800℃左右产生红外辐射光,经调制器把光信号调制成80Hz的交变信号入射到吸收池,该红外光经吸收池中的CO2及SO2 气体吸收后,再经过窄带滤光片滤去除上述波长外的其它光辐射的能量,入射到探测器上,则探测器上测到的是与CO2及SO2气体浓度相对应的光强,经过探测器光电转化为电信号,放大后输出模拟量信号,经A/D模数转换后,通过USB通信口送上位微机归一化处理,积分反演为碳硫元素的百分含量。
    HCS-500型髙频红外碳硫仪的分析流程为:分析时先在电子天平上称得样品重量,输入微机,也可通过键盘输入,加入助熔剂后送进髙频炉燃烧室,开始分析,阶段为吹氧阶段,首先打开相应电磁阀,按分析流程通氧气,目的清除管道内残留的CO2及SO2气体,当CO2及SO2 气体含量为零时,被测气体分压强P为零,这时采到信号为纯氧条件基准信号V0;第二阶段为分析释放阶段,打开髙频炉,加热样品到释放温度,这时样品在髙温富氧条件下立即氧化生成CO2及SO2气体,由氧气作载气输送到吸收池,放大器输出信号随被测气体浓度增加而减少,经归一化处理后,对每个数据进行线性化定标,分析结束后对线性定标数据进行面积积分、乘以系数、除以样品重量,扣除空白获得样品中碳、硫元素的百分含量。

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