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雙爐紅外碳硫分析儀檢測分析
摘 要
雙爐紅外碳硫分析儀檢測系統(tǒng)的不穩(wěn)定性直接影響被測物質(zhì)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。針對(duì)紅外碳硫分析儀的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合其工作原理 ，從工作電源、紅外光源、斬波馬達(dá)、紅外線檢測器、前置放大器、A／D轉(zhuǎn)換板等幾部分對(duì)不 穩(wěn)定因素進(jìn)行了分析探討，并提 出了解決問題的思路，對(duì)提高儀器的維護(hù)效率具有重要的指導(dǎo)意義。
雙爐紅外碳硫分析儀可以用來檢測不同種類樣品如鋼鐵、合金、礦石、煤、陶瓷和無機(jī)物等材料中的C、S、O、N、H的元素含量。 儀器種類包括CS測定儀、ON測定儀、ONH測定儀、OH測定儀等。
雙爐紅外碳硫分析儀可以用來檢測不同種類樣品如鋼鐵、合金、礦石、煤、陶瓷和無機(jī)物等材料中的C、S、O、N、H的元素含量。 儀器種類包括CS測定儀、ON測定儀、ONH測定儀、OH測定儀等。
1 引 言
紅外碳硫分析儀是冶金與機(jī)械行業(yè)重要的分析儀器之一 ，可快速分析鋼 、鐵、銅 、合金 、碳化合物 、礦石 、水泥、陶瓷 、玻璃等固體材料中的碳和硫。檢測系統(tǒng)是碳硫儀的心臟 ，保證檢測系統(tǒng)輸出(基線)穩(wěn)定是非常重要的，但影響檢測系統(tǒng)不穩(wěn)定因素很多 ，對(duì)操作和維修人員的技術(shù)要求也相應(yīng)較高。分析與探討影響檢測系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素 ，對(duì)該儀器設(shè)備 的維護(hù)以及保障科研工作的正常開展具有重要的意義。
多年來 ，紅外碳硫分析儀檢測系統(tǒng)不穩(wěn)定因素一 直是困擾許多用戶的難題 。經(jīng)過長時(shí)間的研究與探 索，對(duì)這類設(shè)備維修積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為設(shè)備利用率的提高 ，科研與生產(chǎn)任務(wù)的順 利完成 ，以及紅外碳 硫分析儀的維護(hù)打下了良好的基礎(chǔ) 。
2 儀器工作原理
樣品導(dǎo)入高頻爐，在燃燒爐高溫下通過氧氣氧 化，使得樣品中的碳和硫氧化為CO：、CO、SO：，所生成的氧化產(chǎn)物通過除塵和除水凈化裝置后被氧氣載入 到硫檢測池測定硫，含有 CO：,CO、SO：和0 的混合氣體一并進(jìn)入加熱催化爐中，經(jīng)過催化爐催化轉(zhuǎn)換 CO —c0 ，s0：一s0 ，這種混合氣體經(jīng)過除硫試劑管后， 導(dǎo)入碳檢測池測定碳，殘余氣體通過分析儀排放到室 外。碳和硫檢測器輸出經(jīng)前放、A／D轉(zhuǎn)換送入微機(jī)系 統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，zui終得出碳和硫的百分含量。圖1 為紅外碳硫分析儀的原理框圖。
3 不穩(wěn)定影響因素分析
被測物質(zhì)信號(hào)與檢測系統(tǒng)中的工作電源輸出值 、 紅外源輻射功率、斬波馬達(dá)頻率 、紅外光檢測器 、A／D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及外部干擾因素都有很大關(guān)系，影響 其系統(tǒng)的原因如下 。
工作電源
工作電源
檢測系統(tǒng)工作電源有 ±15V、5．5V、24V、5V，它是保證檢測系統(tǒng)正常工作的先決條件 ，這部分電路工作狀況及輸出值不正常的原因?yàn)椋?br />
(1)部分器件老化 ，造成輸出值不穩(wěn)定 ，紋波大。 正常情況電源輸出允許波動(dòng)范圍應(yīng)在 ±10％內(nèi)，若超出范圍視為不正常。
(2)部分器件損壞無輸出或輸 出波形不對(duì)。通過 測量電路中主要工作點(diǎn)電壓與正常值進(jìn)行對(duì) 比，可找 出損壞元件
紅外光源
紅外光源
紅外光源發(fā)射的紅外輻射與光輻射功率成正比。 光輻射功率變化直接影響到信號(hào)輸出大小的變化，這 樣的變化將引起檢測器基線的變化 ，即紅外輻射有無或大小 ，檢測器基線將隨之反映出來¨J。引起紅外光源輻射信號(hào)變化的原因有以下幾種 ：
(1)光源逐漸老化，光輻射減弱，信號(hào)輸出低。碳和硫檢測器的基線輸出值也會(huì)逐漸降低，當(dāng)?shù)陀谡?范 圍時(shí)儀器將報(bào)警 。
(2)光源加熱絲斷裂或脫焊，無信號(hào)輸出。測量光 源加熱絲電阻值是否正確(正確值一般為5Q左右)。
(3)光源加熱絲虛焊及電源插頭氧化導(dǎo)致接觸不 良。由于接觸電阻發(fā)生變化 ，信號(hào)輸出忽高忽低變化值特別大，這種情況往往被人們忽視 。
斬波馬達(dá)
斬波馬達(dá)
斬波馬達(dá)是將光信號(hào)調(diào)制成具有一定頻率的信 號(hào)送人到檢測器 ，這樣設(shè)計(jì)是把紅外光信號(hào)斬波成方 波信號(hào)，確保信號(hào)經(jīng)電路放大后的穩(wěn)定性。因此，馬達(dá)工作不正常 ，將 引起檢測器 信號(hào)輸 出小甚至無 輸 出，主要有以下原因 ：
(1)斬波馬達(dá)不轉(zhuǎn)動(dòng)；其一是工作電源故障，其二 是斬波馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)軸卡住 。
(2)由于馬達(dá)長期轉(zhuǎn)動(dòng)磨損，軸套間隙大，馬達(dá)葉 片轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定 ，甚至葉片碰到檢測池池壁受阻 、卡住 。
(3)斬波馬達(dá)工作調(diào)制頻率脫離正常值，引起通過 光孔的光忽大忽小 ，檢測器的接收信號(hào)波動(dòng)甚至為零。
紅外線檢測器
紅外線檢測器
紅外線檢測器是氣體分析儀的關(guān)鍵部件，通過紅 外線輻射把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，正常工作情況下應(yīng)保證環(huán)境溫度穩(wěn)定，避免干擾信號(hào)。易出現(xiàn)的情況是：
(1)器件損壞無輸出信號(hào)。
(2)器件老化靈敏度低 ，輸出信號(hào)噪聲大。
(3)器件焊點(diǎn)氧化、虛焊接觸不良，輸出信號(hào)不穩(wěn) 定 。
前置放大器
(2)器件老化靈敏度低 ，輸出信號(hào)噪聲大。
(3)器件焊點(diǎn)氧化、虛焊接觸不良，輸出信號(hào)不穩(wěn) 定 。
前置放大器
前置放大器將檢測器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行放大、 濾波、直流放大。該系統(tǒng)每部分的微小變化都將引起 放大器 的變化 J，zui 易發(fā) 生 的問題 主要 有 以下幾 方 面 。
(1)號(hào)放大器性能下降。檢查時(shí)應(yīng)主要關(guān)注 濾波電容 ，接地是否良好 。
(2)調(diào)零電位器、增益調(diào)節(jié)電位器接觸不良。使 用一段時(shí)間后將電位器左右旋轉(zhuǎn)幾下，確保接觸 良 好 。
(3)四運(yùn)放放大器放大倍數(shù) 降低，造成后續(xù)分析 結(jié)果偏低 。
A／D轉(zhuǎn)換板
A／D轉(zhuǎn)換板
電壓信號(hào)通過 16轉(zhuǎn) 1芯片進(jìn)行信號(hào)采集，再經(jīng) A／D芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并送人計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理 ，這 個(gè)過程易產(chǎn)生干擾信號(hào)，導(dǎo)致系統(tǒng)監(jiān)視窗口觀察工作 條件 、樣 品檢測積分過程 及計(jì)算受 到影 響，主要原因 是 ：
(1)A／D轉(zhuǎn)換板 的器件老化質(zhì)量下 降，造成干擾 信號(hào)增加，數(shù)字信號(hào)紊亂。
(2)儀器接地不好，外界干擾信號(hào)，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)遺漏。
(3)A／D轉(zhuǎn)換板與總線插槽接觸不 良，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)丟失。
4 結(jié) 論
通過對(duì)不穩(wěn)定影響因素的分析 ，對(duì) 電子器件 老 化、性能下降所帶來的信號(hào)輸出值不穩(wěn)定或無輸出， 紋波大，輸出信號(hào)噪聲大，采集數(shù)據(jù)遺漏或丟失等一 系列問題的解決及提高設(shè)備的利用率起到重要的作用 。