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ADEV順磁性氧分析儀工作原理進(jìn)口磁力機(jī)械式氧分析儀技術(shù)參數(shù)|埃登威自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備（上海）有限公司

ADEV順磁性氧分析儀工作原理進(jìn)口磁力機(jī)械式氧分析儀技術(shù)參數(shù)


ADEV順磁氧分析儀應(yīng)用領(lǐng)域:
◆化工生產(chǎn)工藝◆高純氣體生產(chǎn)◆油氣提煉
◆天然氣處理及運(yùn)輸◆電子產(chǎn)品生產(chǎn)◆焊粉生產(chǎn)
◆半導(dǎo)體爐◆金屬熱處理和退火◆鋼鐵生產(chǎn)
◆金屬冶煉◆醫(yī)藥包裝◆船舶氮?dú)饷芊?/span>
◆燃燒分析◆食品包裝◆空氣分離


順磁性氧分析儀
順磁氧分析儀是一種測(cè)量氣體中氧含量的分析儀器，它是基于氧氣的體積磁化率遠(yuǎn)高于普通氣體的原理，在磁場(chǎng)中具有極高的順磁特性。
順磁性氧分析儀又稱磁效應(yīng)氧分析儀或磁氧分析儀，俗稱磁氧分析儀。一般分為磁力式、磁壓式、氧熱磁對(duì)流分析儀三種。
任何物質(zhì)，在外部磁場(chǎng)的作用下，都會(huì)被磁化，表現(xiàn)出一定的磁性特征。當(dāng)物質(zhì)在外磁場(chǎng)中被磁化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)附加磁場(chǎng)，與外磁場(chǎng)同向，物質(zhì)被吸引，呈現(xiàn)順磁性；相反，物質(zhì)被排斥，表現(xiàn)出抗磁性。氣體在磁場(chǎng)中會(huì)被磁化，根據(jù)氣體的不同會(huì)表現(xiàn)出順磁性或抗磁性。例如，O2、NO和NO2是順磁性氣體，而H2、N2、CO2和CH4是抗磁性氣體。體積磁化率——任何物質(zhì)，在外部磁場(chǎng)的作用下，都會(huì)被磁化。不同的物質(zhì)被磁化的程度不同，可以用磁化強(qiáng)度m來(lái)表示:
M=kH
其中m-磁化強(qiáng)度；
H——外部磁場(chǎng)強(qiáng)度；
K——物質(zhì)的體積磁化率；
k的物理意義是指單位體積的物質(zhì)在單位磁場(chǎng)作用下的磁化強(qiáng)度。當(dāng)磁化率為正(k > 0)時(shí)，它們被稱為順磁性物質(zhì)，它們受到外部磁場(chǎng)的吸引。K < 0的稱為抗磁性物質(zhì)，受外磁場(chǎng)排斥；k值越大，吸引力和排斥力越大。常見(jiàn)氣體的體積磁化率(0℃)
氣體名稱
化學(xué)符號(hào)
體積磁化率
K×10-6（C.G.S.M.）
氧
O2
+146
一氧化碳
NO
+53
空氣
--
+30.8
二氧化碳
NO2
+9
氧化亞氮
N2O
+3
乙烯
C2H4
+3
乙炔
C2H6
+1
甲烷
CH4
-1

從上表可以看出，氧氣是順磁性物質(zhì)，其體積磁化率遠(yuǎn)大于其他氣體。順磁氧分析儀:測(cè)量氣體中氧含量的分析儀器，其原理是氧氣的體積磁化率遠(yuǎn)高于普通氣體，在磁場(chǎng)中具有極高的順磁特性。ADEV順磁性氧分析儀工作原理進(jìn)口磁力機(jī)械式氧分析儀技術(shù)參數(shù)
磁力機(jī)械氣體分析儀的工作原理
在一個(gè)封閉的氣室中，安裝了兩對(duì)不均勻的磁極，它們的磁場(chǎng)強(qiáng)度梯度正好相反。將兩個(gè)空心球(俗稱啞鈴)放在兩對(duì)磁極之間的空隙中，用彈性金屬帶固定在外殼上，使啞鈴只能繞金屬帶轉(zhuǎn)動(dòng)，不能上下移動(dòng)。在啞鈴和金屬帶的交叉處安裝一個(gè)平面反射器。待測(cè)氣體從入口進(jìn)入氣室后，充滿氣室。兩個(gè)空心球被樣氣包圍。當(dāng)被測(cè)樣氣的氧含量不同時(shí)，其體積磁化率K值也不同，對(duì)球體的作用力也不同。如果兩個(gè)空心啞鈴球體積相同，體積磁化值相等，則兩個(gè)球所受的力大小相等，方向相反。對(duì)于有中心支撐點(diǎn)的金屬帶，受力偶作用，促使啞鈴以金屬帶為軸偏轉(zhuǎn)。啞鈴做角位移時(shí)，金屬帶會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位力矩來(lái)抵抗啞鈴偏轉(zhuǎn)，與旋轉(zhuǎn)力矩平衡。被測(cè)樣氣中的氧含量不同，旋轉(zhuǎn)扭矩和恢復(fù)扭矩的平衡位置也不同。
機(jī)械式氧分析儀測(cè)量部分示意圖
啞鈴球偏轉(zhuǎn)角的測(cè)量大多是通過(guò)下圖所示的光電系統(tǒng)來(lái)完成的。光源發(fā)出的光投射到平面鏡上，平面鏡再將光束反射到兩個(gè)光電元件上(如硅光電池和硒光電池)。當(dāng)待測(cè)樣氣不含氧氣時(shí)，空心球處于磁場(chǎng)中間。此時(shí)，平面鏡將光源發(fā)出的光束均勻地反射到兩個(gè)光電元件上，兩個(gè)光電元件接收到的光能相等。一般兩個(gè)光電是差分連接的，所以光電組件輸出為零，儀器*終輸出也為零。
當(dāng)待測(cè)樣氣中含有氧氣時(shí)，氧氣分子被磁場(chǎng)吸引，沿磁場(chǎng)強(qiáng)度的梯度方向形成氧氣分壓差，其大小隨氧氣含量而變化。這種壓力差驅(qū)使空心球移出磁場(chǎng)中心，于是啞鈴球以一定角度偏轉(zhuǎn)，反射鏡隨之偏轉(zhuǎn)，反射光束也隨之偏轉(zhuǎn)。此時(shí)兩個(gè)光電元件接收到的光能不同，光電元件有毫伏電壓信號(hào)輸出。被測(cè)氣體中的氧含量越高，光電模塊的輸出信號(hào)越大。信號(hào)被反饋放大器放大，用作儀器的檢測(cè)輸出。
為了改善儀器的輸出特性，在空心球上纏繞了一個(gè)金屬線圈。金屬線圈接收電路上輸出電流的反饋，對(duì)啞鈴產(chǎn)生額外的復(fù)位力矩，從而大大減小啞鈴的偏轉(zhuǎn)角度。ADEV順磁性氧分析儀工作原理進(jìn)口磁力機(jī)械式氧分析儀技術(shù)參數(shù)


磁性機(jī)械氧分析儀的主要特點(diǎn)及注意事項(xiàng)
1.主要特點(diǎn):
與熱磁分析儀相比，磁力氧分析儀具有以下特點(diǎn):
①是直接測(cè)量氧的順磁性的分析儀。在測(cè)量過(guò)程中，不受被測(cè)氣體導(dǎo)熱系數(shù)和密度變化的影響。
②在0…100%O2范圍內(nèi)，線性校準(zhǔn)和測(cè)量精度高，測(cè)量誤差可低至0.1%O2。
③靈敏度高，除常量測(cè)量外，還可用于微量氧(O2‰)的測(cè)量。
2.注意事項(xiàng):
①磁性機(jī)械氧分析儀是基于磁化率的直接測(cè)量。氧氣、氮?dú)獾纫恍?qiáng)磁性氣體會(huì)嚴(yán)重干擾測(cè)量，因此應(yīng)去除這些干擾成分。此外，一些強(qiáng)抗磁性氣體也會(huì)造成較大的測(cè)量誤差。比如氙氣，如果樣品中含有較多這種氣體，也應(yīng)該* *或者對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。
②氧氣的體積磁化率是壓力和溫度的函數(shù)，樣氣壓力和溫度以及環(huán)境溫度的變化都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。因此，必須穩(wěn)定樣氣的壓力，以滿足儀器校準(zhǔn)時(shí)的壓力值。溫度和整個(gè)檢修零件應(yīng)在設(shè)計(jì)溫度范圍內(nèi)工作。一般來(lái)說(shuō)，各種類(lèi)型的磁力氧分析儀都配有溫度控制系統(tǒng)，以保持檢測(cè)部件在恒溫下工作。
③無(wú)論是短時(shí)的劇烈振動(dòng)還是輕微的持續(xù)振動(dòng)，磁性材料的磁場(chǎng)強(qiáng)度都會(huì)減弱。因此，在這類(lèi)儀器中，敏感部件如探測(cè)器通常安裝在防振裝置中。當(dāng)然，儀器的安裝位置也要避開(kāi)振動(dòng)源，采取適當(dāng)?shù)姆勒翊胧４送?，不允許任何電氣線路穿過(guò)這些敏感部位，以防止電磁干擾和振動(dòng)干擾。
磁性機(jī)械氧分析儀的維護(hù)
維護(hù)內(nèi)容:
①更換光源；
②更換探測(cè)器；
③檢查儀器的氣密性。
④檢查儀器的絕緣電阻；
⑤測(cè)量交流紋波電壓；
⑥測(cè)試并計(jì)算反饋增益；
零點(diǎn)調(diào)整方法
一般分析儀是以電的形式調(diào)零，而磁力氧分析儀是以機(jī)械的方式調(diào)零，稱為機(jī)械調(diào)零。其實(shí)質(zhì)是保證氣體樣品不含氧氣時(shí)，硅光電池對(duì)左右塊的照射面積相等，儀器輸出為零。因此，可以將測(cè)量池旋轉(zhuǎn)到合適的位置進(jìn)行固定，使反射的光束以合適的角度照射到光電池上，這可以稱為粗調(diào)。另外，光電池的位置可以通過(guò)機(jī)械調(diào)節(jié)螺絲來(lái)改變，稱為微調(diào)。
磁性壓力氧氣分析儀測(cè)量原理:
根據(jù)被測(cè)氣體在磁場(chǎng)作用下的壓力變化來(lái)測(cè)量氧含量的儀器稱為磁壓氧分析儀。被測(cè)氣體進(jìn)入磁場(chǎng)后，在磁場(chǎng)的作用下，氣體的壓力會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致磁場(chǎng)中的氣體與沒(méi)有磁場(chǎng)的空間產(chǎn)生壓力差:
請(qǐng)看下面的公式:
δP = 1/2u 0h 2k
δP……壓差；
U0……...真空的滲透性；
H...磁場(chǎng)強(qiáng)度；
K...待測(cè)氣體的體積磁化率；
從上式可以看出，壓差△p也與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的平方和被測(cè)氣體的體積磁化率K之差成正比:
δP = 1/2u0h 2(公里-公里)
千米……...待測(cè)氣體的體積磁化率；
韓國(guó)……...參考?xì)怏w的體積磁化率；
由上式可知，在分析室結(jié)構(gòu)和參考?xì)怏w確定的情況下，U0、H和kr都是已知量，km和δp之間存在嚴(yán)格的線性關(guān)系，因此可以得出:
K m≈k1c1
K1……......被測(cè)混合氣體中氧氣的體積磁化率；
C1……...被測(cè)混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)；
將上述兩個(gè)公式合并，得到以下公式:
δP = 1/2u0h 2(k1 C1-kr)
因此，被測(cè)氣體氧氣的體積分?jǐn)?shù)c1與壓差△ P成線性關(guān)系，這就是磁壓力分析儀的測(cè)量原理。在磁壓氧分析儀中，測(cè)量室內(nèi)待測(cè)氣體的壓力變化被傳遞到磁場(chǎng)外的檢測(cè)器，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。目前使用的檢測(cè)器有兩種:薄膜電容檢測(cè)器和微流量檢測(cè)器。為了便于信號(hào)檢測(cè)和調(diào)制放大，用一定頻率的通斷電流反復(fù)激勵(lì)電磁線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，使檢測(cè)器測(cè)得的信號(hào)成為交變波信號(hào)。
磁壓氧分析儀的工作原理 以西門(mén)子O6為例.
氧是順磁性的。OXYMAT6氧氣分析儀利用這一原理測(cè)量氧氣濃度。在不均勻磁場(chǎng)中，氧分子由于其順磁性會(huì)向磁場(chǎng)增強(qiáng)的方向移動(dòng)。當(dāng)兩種氧濃度不同的氣體在同一個(gè)磁場(chǎng)中相遇時(shí)，它們之間會(huì)產(chǎn)生壓力差。
樣氣通過(guò)5進(jìn)入測(cè)量室6。參考?xì)怏w通過(guò)入口1和兩個(gè)參考?xì)怏w通道3(左側(cè)3和右側(cè)3)進(jìn)入測(cè)量室。在微流量傳感器中，有兩個(gè)加熱到120℃的鎳柵電阻，兩個(gè)輔助電阻組成惠斯通電橋。變化的氣流使鎳柵的電阻發(fā)生變化，使電橋偏移。
參考?xì)怏w可以通過(guò)鎳柵，所以左右參考?xì)怏w通道是連通的。測(cè)量前，兩個(gè)參考?xì)怏w壓力相等，△p = 0，因此測(cè)量電橋沒(méi)有信號(hào)輸出。
當(dāng)電磁鐵8通電時(shí)，其周?chē)纬纱艌?chǎng)，樣氣中的氧分子被吸引并向磁場(chǎng)強(qiáng)的右側(cè)移動(dòng)，產(chǎn)生一定的空氣阻力，推動(dòng)參考?xì)怏w向右3逆時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)，經(jīng)過(guò)微流量傳感器4，產(chǎn)生輸出信號(hào)。
當(dāng)電磁鐵8斷電時(shí)，磁場(chǎng)消失，右3參比通道的空氣阻力消失，氣路打開(kāi)，參比氣體順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)，反方向通過(guò)4流向測(cè)量室，輸出信號(hào)恢復(fù)。
利用一定頻率的通斷電流，反復(fù)對(duì)電磁鐵進(jìn)行勵(lì)磁和消磁，就可以在測(cè)量電橋中獲得交流波信號(hào)。信號(hào)強(qiáng)度與樣氣中的氧含量成正比。
也可以這樣理解:在交變磁場(chǎng)的影響下，樣氣A和樣氣B的壓差也交替變化，微型傳感器兩側(cè)的壓差△p也隨之變化。當(dāng)參考?xì)怏w反復(fù)流過(guò)傳感器時(shí)，在測(cè)量電橋中產(chǎn)生交變波信號(hào)，信號(hào)強(qiáng)度與參考?xì)怏w的壓力變化成正比。這種壓力變化與通道電阻成正比，通道電阻與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，磁場(chǎng)強(qiáng)度與樣氣中的氧含量成正比。底線:△p與樣氣中的氧含量成正比。
微流量傳感器位于參考?xì)饴分?，不直接接觸樣氣，所以樣氣的熱傳導(dǎo)、比熱容和內(nèi)耗不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。同時(shí)避免了樣氣的腐蝕，大大提高了傳感器的耐腐蝕性能。
由于測(cè)量處可能存在振動(dòng)，會(huì)造成測(cè)量誤差(噪聲)，儀器額外設(shè)置了振動(dòng)傳感器10，它沒(méi)有氣體循環(huán)，其信號(hào)可以用來(lái)補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果。
ADEV順磁氧分析儀產(chǎn)品特點(diǎn):
●帶PID溫度控制的順磁性氧傳感器
●純度分析時(shí)，可配大氣壓力補(bǔ)償模式。
●自動(dòng)校準(zhǔn)(可選)
●大型LED顯示屏
●專(zhuān)門(mén)用于氧氣測(cè)量
●線性好，精度高。


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