KR-HW2008型紅外碳硫介紹

1、儀器概述

KR-HW2008型紅外碳硫分析儀與GP2000型高頻感應燃燒爐配套使用，能快速、準確地測定鋼、鐵、合金、有色金屬、水泥、礦石、玻璃及其它材料中碳、硫兩元素的質量分數。這套設備是集光、機、電、計算機、分析技術等于一體的*產品，具有測量范圍寬、分析結果準確可靠等特點。由于采用了計算機技術，儀器的智能化、屏幕顯示的圖、文及數據的采集、處理等都達到了目前進水平，是諸多行業(yè)測定碳、硫兩元素理想的分析設備。

1．1技術指標

測量范圍：

碳：0.00001%-10.0000%(可擴至99.9999%)

硫：0.00001%-0.3500%(可擴至99.9999%)

準確度及精密度：

準確度：碳符合ISO9556標準

硫符合ISO4935標準

精密度：符合國家計量檢定規(guī)程JJG395-97標準

分析時間：25-60秒可調，一般在35秒左右

最小讀數：0.00001%

電子天平：稱量范圍：0-110g

讀數精度：0.0001g

1．2要求

工作環(huán)境：室內溫度：10-30℃

相對濕度：小于75%

電源：要求接地良好

電壓AC220V±5%

頻率50Hz±2%

氧氣：純度≥99.5%

輸入壓力 0.18MPa±5%

載氧壓力 0.08MPa±2%

動力氣：氮氣或壓縮空氣（凈化）

輸入壓力 0.20MPa±5%

氣體流量：頂氧流量 1.0-2.0L/min

                分析氣流量 2.5-4.5L/min

干燥劑：高效變色干燥劑

過濾劑：石英棉

外型尺寸：檢測部分1300×600×770mm                                       

                高頻爐600×600×1200mm

2、結構及原理

2.1 儀器的組成

圖（1）整機外型圖

 本儀器由紅外檢測系統(tǒng)、高頻感應燃燒爐、計算機、打印機、電子天平等組成，見圖（1）。

儀器的內部結構在下面單節(jié)中說明，這里不作介紹。

2.2 基本工作原理

2.2.1 紅外檢測原理

CO₂、SO₂等氣體分子在紅外光波段，具有選擇性吸收譜圖，當某此特定波長的紅外光通過CO₂或SO₂氣體后，能產生強烈的光吸收，此吸收規(guī)律可由朗伯-比爾定律得出。

IO(λ)=Ii(λ)(- α(λ)CL)…………………………(1)

由于探測器是將光信號轉換為電信號，當探測器工作在線性區(qū)域內，則(1)可改寫為：

VO(λ)=Vi(λ)(- α(λ)CL)…………………………(1)

式中：Ii(λ) 、Vi(λ)分別為特定波長λ的入射光強和對應的電信號值。

      IO(λ) 、VO(λ)分別為通過吸收池后出射光強和對應的電信號值。

      α(λ)為測定氣體在特定波長λ的吸收系數。

圖（2）分析池光路圖

由上式可知，當選定某一特定波長并且確定了分析池（吸收池）長度時，由測量光強I_O能換算出混合氣體中被測氣體的濃度，這就是紅外吸收法能定量測量氣體濃度的基本原理。本儀器選定的測量波長：CO₂為4.26um，SO₂為7.4um。

2.2.2    高頻加熱原理

當金屬導體處在一個高頻交變電場中，根據法拉第電磁感應定律，將在金屬導體內產生感應電動勢，由于導體的電阻很小，從而產生強大的感應電流。由焦耳—楞次定律可知，交變磁場將使導體中電流趨向導體表面流通，引起集膚效應，舜間電流的密度與頻率成正比，頻率越高，感應電流密度集中于導體的表面，即集膚效應就越嚴重，有效的導電面積減少，電阻增大，從而使導體迅速升溫。

2.2.3 高頻感應電路工作原理

打開面板上的電源開關，220V交流電壓經電源濾波器LB₁后分三路分別供整機工作，一路經濾波器LB₂供軸流風機F工作，一路供燈絲變壓器T₂工作，一路經固態(tài)繼電器K₂控制供高壓電路工作。當高頻開關打開后，固態(tài)繼電器K₂打開，升壓變壓器T₁的初級加入220V交流電壓，次級輸出高壓，經高壓整流堆V₁-V₄整流后產生直流高壓供振蕩管制陽極，此時C₃、C₄、L₂組成LC振蕩回路，燃燒加熱開始。通過調整柵極電位器W，可改變柵極流，從而改變電路中的負反饋作用。當設定的燃燒時間一到，高壓電源自動關閉，燃燒加熱過程結束。詳見圖（3）電原理圖。

圖（3）高頻感應電原理圖

另外,電路中設有過時過流保護裝置，一旦陽極電流超過0.7A，或者燃燒時間超過1分鐘，電路自動切斷高壓電源并報警。聽到報警聲后，按下面板上的〖復位〗開關，報警聲消除，機器恢復原工作狀態(tài)，通過處理后可繼續(xù)工作。

2.2.4 氣路工作原理

圖（4）氣路原理圖

圖（4）為儀器的氣路原理圖，氧氣經氧氣瓶上端的減壓閥，調節(jié)壓力為0.18-0.2MPa送入儀器，供燃燒用，動力氣一般采用氮氣或壓縮空氣，供動力用。

動力氣一路經壓緊閥將排灰管壓緊。一路通過自動清掃閥供自動清掃裝置清掃石英管，一路通過升降閥供氣缸升降。

燃燒用氣通過總氧閥經凈化爐凈化干燥后分二路供儀器：一路經0-3 L/min流量計調節(jié)一定期流量后供頂吹氧。清洗過濾網時經清洗閥供除塵。一路經定值器調節(jié)，供載氣用使用定值器的目的是為了使燃燒室內保持定壓。樣品通過加熱通氧燃燒后產生的混合氣體經脫脂棉除去粉塵，干燥劑除去水份，經氣室入口閥進入硫池，再經0-5 L/min流量計進入碳池，最后經0-5 L/min流量計確定實際流量后經氣室出口閥放空。

2.3       整機工作原理

2.3.1        整機工作原理見圖（5），共分上、中、下三大部分，上部是氣路系統(tǒng)，每個箭頭表示氣體流動方向；中部是一個虛線框，框中反應了整個氣體分析室內由箭頭所聯系的光信號轉換電信號的全過程；下部為電路控制系統(tǒng)。

圖（5）整機框圖

2.3.2    分析過程簡述

將灼燒處理后的瓷坩堝放入電子天平，經過去皮重量后，放入試樣，試樣重量一般在1.000g以內，通過按鍵把樣品重量存入微機，加入一定量的助熔劑，用鑷子將盛有試樣的坩堝移至高頻感應爐的燃燒室，啟動〖升爐〗開關，將氣路密封后，儀器自動進行“分析”，在燃燒試樣之前有一段吹氧過程，其目的是吹凈氣路中殘留氣體，使整個管路充滿純氧，因純氧不吸收任何波長的紅外光，此時測得（2）式中的Vi(λ)值。當吹氧時間結束后，即打開高頻感應燃燒爐，在富氧條件下，試樣達到充分燃燒，釋放出二氧化碳和二氧化硫等混合氣體。由于載氣的作用，氣體通過氣路系統(tǒng)到達硫吸收池和碳吸收池，此時相應探測器上測得的信號分別為被測氣體吸收后的電信號值（VO(λ)值），這些電信號值被放大，經前處理后輸入對應的A/D芯片，它轉換以每秒4次的測量速度，將所測的全部數據輸入計算機，最后通過公式換算出被測氣體的即時濃度，測量結束后將整個燃燒過程的濃度累加起來，經計算機處理后得出樣品中碳、硫的百分含量。

3、配置

3．1高頻感應燃燒爐：

u      加熱方式：帶燃燒控制功能的高頻感應加熱方式。

u      功率：輸出功率大于2.5KW，選用風冷陶瓷功率管。

u      柵極電流：可達200mA，可任意設定，自動控制。

u      采用坩堝規(guī)格：直徑φ23-φ25mm

u      清掃裝置：配置自動清掃裝置除塵裝置。

u      氣路系統(tǒng):采用進口器件，穩(wěn)定可靠、流量控制準確、密封性好。

3．2紅外檢測系統(tǒng)：

u      核心部件紅外檢測池選用高效、長壽命的鉑金微型紅外光源及金屬反射鏡。

u      采用單片機控制的航空級高精度步進電機，使用壽命10萬小時以上。

u      高精度紅外熱釋電探測器。

u      窄帶濾光片、高精度采樣卡。

u      級一體化模塊電源。

3．3微機系統(tǒng)及軟件：

u      品牌電腦：奔騰Pentinm4-2.8GHZ、256MB、80GB的硬盤，1.44MB軟驅，17寸彩色純平顯示器。

u      支持WindowsXP中文操作系統(tǒng)的應用軟件。

u      操作軟件中文操作界面，報表功能標準配置（儀器軟件自帶），分析通道碳硫各大于8條，可自行編輯較為靈活的分析方法。

u      分析備件：可設定板極電流進行升溫分析，可以任意設定積分時間及累計積分。

u      校正功能：2點或多點校正，具有對校正系數、校正曲線進行打印、刪除以及分析結果可轉用于校正、自動存儲、適時顯示、實時打印等功能。

u      自診斷功能：分析氣路具有檢漏及機械信號輸出等功能，遇異常情況可及時報警。

u      分析數據統(tǒng)計處理：平均值、標準偏差、相對標準偏差等可對數據進行非連續(xù)選擇，分析數據可及時進行網絡傳輸，分析結果可隨時轉化成分析報告，數據輸出配有RS-232C接口，可將分析數據傳送到網絡計算機上。

3．4輸入、輸出系統(tǒng)

u      電子天平：稱量范圍0-110克、稱量精度0.0001克

u      打印機：惠普/三星激光打印機。

一、分析結果主屏幕

本儀器以分析過程所需的顯示為主屏幕顯示（見圖一），各種功能顯示采用在主屏幕上彈出所需尺寸窗口，顯示相應的功能內容及當次分析結果。使操作者感到層次清楚，一目了然。

二、當次曲線

顯示放大的當次碳硫吸收曲線。當次曲線可儲存進入曲線庫

三、通道參數顯示

通道參數是分析過程中直接參與運算及控制用的主要參數，它直接影響分析結果的準確度，由于分析材料和碳硫含量高低的不同，在分析過程中碳、硫的釋放也不相同，為了取得一致的分析結果，應根據材料選擇不同的通道參數，才能確保分析結果的準確度。QL-HW2000B型紅外碳硫分析儀共設置16個通道。測試碳用編號1-8通道和測試硫用編號1-8通道，每個通道共設6項內容，除參考是供用戶識別各通道的標記，并不參與控制分析過程運算外，其他參數都會直接影響分析結果。

四、盤存數據顯示

儀器每分析一個樣品，程序自動將數據儲存在硬盤中，按日期區(qū)分。用戶如需查詢以前的分析數據，只需選擇〖盤存取顯〗，根據提示輸入年月日八位數字（年四位月兩位日兩位），即可調出當日所有分析結果。