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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、氧熱磁對流分析儀三種。
任何物質(zhì)，在外部磁場的作用下，都會被磁化，表現(xiàn)出一定的磁性特征。當(dāng)物質(zhì)在外磁場中被磁化時，會產(chǎn)生一個附加磁場，與外磁場同向，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。氣體在磁場中會被磁化，根據(jù)氣體的不同會表現(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)，在外部磁場的作用下，都會被磁化。不同的物質(zhì)被磁化的程度不同，可以用磁化強(qiáng)度m來表示:
M=kH
其中m-磁化強(qiáng)度；
H——外部磁場強(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)在單位磁場作用下的磁化強(qiáng)度。當(dāng)磁化率為正(k > 0)時，它們被稱為順磁性物質(zhì)，它們受到外部磁場的吸引。K < 0的稱為抗磁性物質(zhì)，受外磁場排斥；k值越大，吸引力和排斥力越大。常見氣體的體積磁化率(0℃)
氣體名稱
化學(xué)符號
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
在一個封閉的氣室中，安裝了兩對不均勻的磁極，它們的磁場強(qiáng)度梯度正好相反。將兩個空心球(俗稱啞鈴)放在兩對磁極之間的空隙中，用彈性金屬帶固定在外殼上，使啞鈴只能繞金屬帶轉(zhuǎn)動，不能上下移動。在啞鈴和金屬帶的交叉處安裝一個平面反射器。待測氣體從入口進(jìn)入氣室后，充滿氣室。兩個空心球被樣氣包圍。當(dāng)被測樣氣的氧含量不同時，其體積磁化率K值也不同，對球體的作用力也不同。如果兩個空心啞鈴球體積相同，體積磁化值相等，則兩個球所受的力大小相等，方向相反。對于有中心支撐點(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，金屬帶會產(chǎn)生一個復(fù)位力矩來抵抗啞鈴偏轉(zhuǎn)，與旋轉(zhuǎn)力矩平衡。被測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)械式氧分析儀測量部分示意圖
啞鈴球偏轉(zhuǎn)角的測量大多是通過下圖所示的光電系統(tǒng)來完成的。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光電元件上(如硅光電池和硒光電池)。當(dāng)待測樣氣不含氧氣時，空心球處于磁場中間。此時，平面鏡將光源發(fā)出的光束均勻地反射到兩個光電元件上，兩個光電元件接收到的光能相等。一般兩個光電是差分連接的，所以光電組件輸出為零，儀器*終輸出也為零。
當(dāng)待測樣氣中含有氧氣時，氧氣分子被磁場吸引，沿磁場強(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)。此時兩個光電元件接收到的光能不同，光電元件有毫伏電壓信號輸出。被測氣體中的氧含量越高，光電模塊的輸出信號越大。信號被反饋放大器放大，用作儀器的檢測輸出。
為了改善儀器的輸出特性，在空心球上纏繞了一個金屬線圈。金屬線圈接收電路上輸出電流的反饋，對啞鈴產(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是直接測量氧的順磁性的分析儀。在測量過程中，不受被測氣體導(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)和測量精度高，測量誤差可低至0.1%O2。
③靈敏度高，除常量測量外，還可用于微量氧(O2‰)的測量。
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量。氧氣、氮?dú)獾纫恍?qiáng)磁性氣體會嚴(yán)重干擾測量，因此應(yīng)去除這些干擾成分。此外，一些強(qiáng)抗磁性氣體也會造成較大的測量誤差。比如氙氣，如果樣品中含有較多這種氣體，也應(yīng)該* *或者對測量結(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)境溫度的變化都會影響測量結(jié)果。因此，必須穩(wěn)定樣氣的壓力，以滿足儀器校準(zhǔn)時的壓力值。溫度和整個檢修零件應(yīng)在設(shè)計(jì)溫度范圍內(nèi)工作。一般來說，各種類型的磁力氧分析儀都配有溫度控制系統(tǒng)，以保持檢測部件在恒溫下工作。
③無論是短時的劇烈振動還是輕微的持續(xù)振動，磁性材料的磁場強(qiáng)度都會減弱。因此，在這類儀器中，敏感部件如探測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振動源，采取適當(dāng)?shù)姆勒翊胧４送?，不允許任何電氣線路穿過這些敏感部位，以防止電磁干擾和振動干擾。
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更換探測器；
③檢查儀器的氣密性。
④檢查儀器的絕緣電阻；
⑤測量交流紋波電壓；
⑥測試并計(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，硅光電池對左右塊的照射面積相等，儀器輸出為零。因此，可以將測量池旋轉(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機(jī)械調(diào)節(jié)螺絲來改變，稱為微調(diào)。
磁性壓力氧氣分析儀測量原理:
根據(jù)被測氣體在磁場作用下的壓力變化來測量氧含量的儀器稱為磁壓氧分析儀。被測氣體進(jìn)入磁場后，在磁場的作用下，氣體的壓力會發(fā)生變化，導(dǎo)致磁場中的氣體與沒有磁場的空間產(chǎn)生壓力差:
請看下面的公式:
δP = 1/2u 0h 2k
δP……壓差；
U0……...真空的滲透性；
H...磁場強(qiáng)度；
K...待測氣體的體積磁化率；
從上式可以看出，壓差△p也與磁場強(qiáng)度H的平方和被測氣體的體積磁化率K之差成正比:
δP = 1/2u0h 2(公里-公里)
千米……...待測氣體的體積磁化率；
韓國……...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……......被測混合氣體中氧氣的體積磁化率；
C1……...被測混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)；
將上述兩個公式合并，得到以下公式:
δP = 1/2u0h 2(k1 C1-kr)
因此，被測氣體氧氣的體積分?jǐn)?shù)c1與壓差△ P成線性關(guān)系，這就是磁壓力分析儀的測量原理。在磁壓氧分析儀中，測量室內(nèi)待測氣體的壓力變化被傳遞到磁場外的檢測器，并轉(zhuǎn)換成電信號。目前使用的檢測器有兩種:薄膜電容檢測器和微流量檢測器。為了便于信號檢測和調(diào)制放大，用一定頻率的通斷電流反復(fù)激勵電磁線圈產(chǎn)生交變磁場，使檢測器測得的信號成為交變波信號。
磁壓氧分析儀的工作原理 以西門子O6為例.
氧是順磁性的。OXYMAT6氧氣分析儀利用這一原理測量氧氣濃度。在不均勻磁場中，氧分子由于其順磁性會向磁場增強(qiáng)的方向移動。當(dāng)兩種氧濃度不同的氣體在同一個磁場中相遇時，它們之間會產(chǎn)生壓力差。
樣氣通過5進(jìn)入測量室6。參考?xì)怏w通過入口1和兩個參考?xì)怏w通道3(左側(cè)3和右側(cè)3)進(jìn)入測量室。在微流量傳感器中，有兩個加熱到120℃的鎳柵電阻，兩個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可以通過鎳柵，所以左右參考?xì)怏w通道是連通的。測量前，兩個參考?xì)怏w壓力相等，△p = 0，因此測量電橋沒有信號輸出。
當(dāng)電磁鐵8通電時，其周圍形成磁場，樣氣中的氧分子被吸引并向磁場強(qiáng)的右側(cè)移動，產(chǎn)生一定的空氣阻力，推動參考?xì)怏w向右3逆時針方向流動，經(jīng)過微流量傳感器4，產(chǎn)生輸出信號。
當(dāng)電磁鐵8斷電時，磁場消失，右3參比通道的空氣阻力消失，氣路打開，參比氣體順時針方向流動，反方向通過4流向測量室，輸出信號恢復(fù)。
利用一定頻率的通斷電流，反復(fù)對電磁鐵進(jìn)行勵磁和消磁，就可以在測量電橋中獲得交流波信號。信號強(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)流過傳感器時，在測量電橋中產(chǎn)生交變波信號，信號強(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，通道電阻與磁場強(qiáng)度成正比，磁場強(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)耗不會影響測量結(jié)果。同時避免了樣氣的腐蝕，大大提高了傳感器的耐腐蝕性能。
由于測量處可能存在振動，會造成測量誤差(噪聲)，儀器額外設(shè)置了振動傳感器10，它沒有氣體循環(huán)，其信號可以用來補(bǔ)償測量結(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，可配大氣壓力補(bǔ)償模式。
●自動校準(zhǔn)(可選)
●大型LED顯示屏
●專門用于氧氣測量
●線性好，精度高。


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