高頻紅外碳硫分析儀器

高頻紅外碳硫分析儀器基本參數(shù)

：儀器性能及附件

測(cè)定元素：碳硫聯(lián)測(cè)

分析原理：高頻爐燃燒—紅外線吸收法檢測(cè)

分析范圍：碳：0.0001%-10.0000%(可擴(kuò)至99.999%)

硫：0.0001%-2.0000%(可擴(kuò)至99.999%)

稱樣量（固體鋼標(biāo)）：標(biāo)準(zhǔn)0.5g

分析精度：符合GB/T20123-2006標(biāo)準(zhǔn)

符合ISO15350:2000標(biāo)準(zhǔn)

靈敏度（最小讀數(shù)）：C/S：0.1ppm

分析時(shí)間：20-100秒可調(diào)（通常為35秒）

工作周期：24h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)

高頻感應(yīng)加熱爐：

1.高頻爐輸出功率：2500W；頻率：20MHz

2.自動(dòng)檢漏，過(guò)時(shí)、過(guò)流報(bào)警

3.電流/電壓/功率/選擇方式調(diào)節(jié)爐溫：適合于不同材質(zhì)的樣品

4.氣路：高精度流量控制器保證氣流穩(wěn)定及進(jìn)口氣路系統(tǒng)

粉塵過(guò)濾器：0.4微米超微孔金屬過(guò)濾器，確保粉塵與氣體的完全分離

爐頭加熱：提高硫的轉(zhuǎn)化率，使硫分析結(jié)果穩(wěn)定

除塵系統(tǒng)：自動(dòng)清掃：可減少粉塵對(duì)分析結(jié)果的影響

排灰系統(tǒng)：高壓排灰，徹底清除管道灰塵

檢測(cè)系統(tǒng)：1.電路設(shè)計(jì)：整機(jī)采用雙CPU上、下位機(jī)模塊化設(shè)計(jì)，下位機(jī)選用Atmega162為控制單片機(jī)，電子線路高度集成，穩(wěn)定可靠；

2.采樣：采用高速24位ADS1224采樣芯片，采樣精度高；

3.通訊：上下位機(jī)采用USB2.0接口通訊，大大提高了通訊速度；

4.連接：紅外檢測(cè)部分與高頻爐采用安捷倫1521/2521高速光纖連接（國(guó)內(nèi)首創(chuàng)），配合多級(jí)隱蔽式隔離電路，徹底杜絕了高頻干擾；

5.電源：工業(yè)級(jí)一體化線性模塊電源，輸出穩(wěn)定，無(wú)故障；

6.光源：特制新型鉑金紅外線光源，發(fā)熱持續(xù)、光譜特性效率高；

7.分析池：鍍金碳硫分析池及高精度熱釋電紅外探測(cè)器；

8.電機(jī)： 步進(jìn)電機(jī)，熱穩(wěn)定性好，連續(xù)使用壽命10萬(wàn)小時(shí)。

高頻紅外碳硫分析儀器分析軟件

操作軟件：采用Deliph軟件編譯，WINDOWS XP全中文操作軟件。

分析通道：提供通道管理功能，碳硫通道可自行增加、刪除和編輯，無(wú)數(shù)量限制；

預(yù)置低碳和高硫接口，可實(shí)現(xiàn)軟件自動(dòng)切換。

分析功能：分析過(guò)程動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)積分、每秒20次采樣，提高了分析的靈敏度和準(zhǔn)確度；

提供樣品管理功能，可對(duì)樣品名稱、標(biāo)識(shí)進(jìn)行編輯，并可增加和刪除樣品名；

軟件提供多用戶管理系統(tǒng)，可由管理員設(shè)置不同用戶權(quán)限。

顯示功能：碳硫各一個(gè)曲線框，動(dòng)態(tài)顯示分析過(guò)程中的各項(xiàng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和碳、硫釋放曲線。

數(shù)據(jù)處理功能：分析結(jié)果采用ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)方式存儲(chǔ)，可存儲(chǔ)每次分析碳硫的所有數(shù)據(jù)及曲線；

分析結(jié)果隨意查詢，可根據(jù)時(shí)間、操作員、樣品名稱、標(biāo)識(shí)等多方面查詢;

提供曲線/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、空白扣除、參數(shù)設(shè)定、通道選擇、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、結(jié)果校正、曲線比較等多項(xiàng)功能;

可在軟件中實(shí)現(xiàn)碳硫工作曲線的生成并進(jìn)行曲線擬合。

打印功能：打印模式多樣化，提供了化驗(yàn)室和檢測(cè)站兩種打印模式，并可自行設(shè)計(jì)打印格式。

自診斷功能：系統(tǒng)診斷功能，可由軟件實(shí)現(xiàn)檢測(cè)爐頭和氣室的密封性。

紅外碳硫分析儀 1臺(tái)

臺(tái)式高頻感應(yīng)燃燒爐 1臺(tái)

賽多利斯丹佛電子天平TP-114 1臺(tái)

清華同方商用微機(jī)(18.5LCD) 1套

HP1007激光打印機(jī)（A4紙） 1臺(tái)

儀器備件 1套2100433B

CO2、SO2等極性分子具有永久電偶極矩，因而具有振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)等結(jié)構(gòu)。按量子力學(xué)分成分裂的能級(jí)，可與入射的特征波長(zhǎng)紅外光耦合產(chǎn)生吸收，氣體分子在紅外光波段，具有選擇性吸收譜圖，當(dāng)特定波長(zhǎng)的紅外光通過(guò)CO2或SO2氣體后，能產(chǎn)生強(qiáng)烈的光吸收。

由于探測(cè)器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，當(dāng)探測(cè)器工作在線性區(qū)域內(nèi)，選定某一特定波長(zhǎng)并且確定了分析池（吸收池）長(zhǎng)度時(shí)，由測(cè)量光強(qiáng)能換算出混合氣體中被測(cè)氣體的濃度，這就是紅外吸收法能定量測(cè)量氣體濃度的基本原理。本儀器選定的測(cè)量波長(zhǎng)：CO2為4.26um，SO2為7.4um。

分析室包括微型紅外光源，反光鏡，調(diào)制電機(jī)，吸收池，濾光片和探測(cè)器。微型紅外光源用電加熱到800℃產(chǎn)生紅外光，經(jīng)吸收池被CO2、SO2吸收后再經(jīng)過(guò)窄帶濾光片，濾去除上述波長(zhǎng)外的其他光輻射的能量，入射到探測(cè)器上，則探測(cè)器上檢測(cè)到的是與CO2、SO2濃度相對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)，經(jīng)過(guò)探測(cè)器光電轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)微機(jī)進(jìn)行歸一化定標(biāo)處理，積分反演成為碳硫元素的百分含量。在光源與吸收池之間放有調(diào)制馬達(dá)，把光信號(hào)調(diào)制成64Hz的交變輻射信號(hào)。探測(cè)器輸出的中心頻率為64Hz。

由熱釋電器件轉(zhuǎn)化為電信號(hào)經(jīng)前置放大和后級(jí)放大后通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換進(jìn)入微機(jī)，在微機(jī)中經(jīng)線性化運(yùn)算使之轉(zhuǎn)換成與CO2、SO2含量成比例的數(shù)值。

參見高頻紅外碳硫分析儀結(jié)構(gòu)框圖?？驁D中深黑色線連接的是電路系統(tǒng)，淺黑色線連接的是氣路系統(tǒng)，虛線方框內(nèi)所示的是裝在屏蔽恒溫箱中的部件。

CO2、S O2等極性分子具有永久電偶極矩，因而具有振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等結(jié)構(gòu)。按量子力學(xué)分成分裂的能級(jí)，可與入射的特征波長(zhǎng)紅外輻射耦合產(chǎn)生吸收，朗伯—比爾定律反應(yīng)了此吸收規(guī)律。

I=I0exp(－aPL)

式中：I0——入射光強(qiáng)

I——出射光強(qiáng)

a—— 吸收系數(shù)

P——該氣體的分壓強(qiáng)

L——分析池的長(zhǎng)度

HCS－500型紅外碳硫分析儀利用了CO2及SO2分別在4.26μm及7.4μm處具有較強(qiáng)吸收帶這一特性，通過(guò)測(cè)量氣體吸收后的光強(qiáng)變化量,分析CO2及SO2氣體濃度百分含量，間接確定被測(cè)樣品中的碳、硫元素的百分含量。

分析室包括紅外光源、反射鏡、調(diào)制盤、吸收池、濾光片和探測(cè)器。紅外光源用電加熱到800℃左右產(chǎn)生紅外輻射光，經(jīng)調(diào)制器把光信號(hào)調(diào)制成80Hz的交變信號(hào)入射到吸收池，該紅外光經(jīng)吸收池中的CO2及SO2 氣體吸收后，再經(jīng)過(guò)窄帶濾光片濾去除上述波長(zhǎng)外的其它光輻射的能量，入射到探測(cè)器上，則探測(cè)器上測(cè)到的是與CO2及SO2氣體濃度相對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)，經(jīng)過(guò)探測(cè)器光電轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，放大后輸出模擬量信號(hào)，經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過(guò)USB通信口送上位微機(jī)歸一化處理，積分反演為碳硫元素的百分含量。

HCS－500型髙頻紅外碳硫儀的分析流程為：分析時(shí)先在電子天平上稱得樣品重量，輸入微機(jī)，也可通過(guò)鍵盤輸入，加入助熔劑后送進(jìn)髙頻爐燃燒室，開始分析，第一階段為吹氧階段，首先打開相應(yīng)電磁閥，按分析流程通氧氣，目的清除管道內(nèi)殘留的CO2及SO2氣體，當(dāng)CO2及SO2 氣體含量為零時(shí)，被測(cè)氣體分壓強(qiáng)P為零，這時(shí)采到信號(hào)為純氧條件基準(zhǔn)信號(hào)V0；第二階段為分析釋放階段，打開髙頻爐，加熱樣品到釋放溫度，這時(shí)樣品在髙溫富氧條件下立即氧化生成CO2及SO2氣體，由氧氣作載氣輸送到吸收池，放大器輸出信號(hào)隨被測(cè)氣體濃度增加而減少，經(jīng)歸一化處理后，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化定標(biāo)，分析結(jié)束后對(duì)線性定標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行面積積分、乘以系數(shù)、除以樣品重量，扣除空白獲得樣品中碳、硫元素的百分含量。

科果HCS-500型高頻紅外碳硫分析儀為了實(shí)現(xiàn)儀器的高性能處理能力，我們不再采用以往設(shè)計(jì)用的簡(jiǎn)單價(jià)廉的主頻只有22M的8051單片機(jī)，以上8位的8051單片機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足儀器所需要的實(shí)時(shí)處理速度?？乒鸋CS-500型高頻紅外碳硫分析儀的中央數(shù)據(jù)處理單元獨(dú)家采用處理主頻高達(dá)200Mhz的高性能工業(yè)級(jí)ARM9處理器，內(nèi)存和閃存都采用了32M存儲(chǔ)空間的高速芯片。我們?cè)谔幚砥鬈浖O(shè)計(jì)上采用了開源的Linux實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，控制軟件設(shè)計(jì)上采用基于面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，保證了程序的最優(yōu)化和高可靠性。在處理器與采樣芯片接口上使用FPGA作為中間驅(qū)動(dòng)芯片和數(shù)據(jù)緩沖器，對(duì)外部控制閥門采用FPGA實(shí)現(xiàn)了并行處理緩沖器驅(qū)動(dòng)快速隔離光藕控制相應(yīng)的端口。由于我們采用了高速的CPU和采集芯片使用FPGA的硬件處理，所以該儀器將分析采樣次數(shù)提高到每秒10萬(wàn)次以上，而現(xiàn)有其它儀器使用8位8051系列單片機(jī)的采樣次數(shù)一般為8000/16000次。

高速的CPU將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)進(jìn)行逐次逼近和概率統(tǒng)計(jì)計(jì)算，然后把得到的有效數(shù)據(jù)存入32M的大容量SDRAM中。

高頻紅外碳硫分析儀技術(shù)指標(biāo)

1、 測(cè)量范圍：

碳：0.0001%-10.0000%(可擴(kuò)至99.999%)

硫：0.0001%-2.000%(可擴(kuò)至99.999%)

2、 準(zhǔn)確度及精密度：

準(zhǔn)確度： 碳符合ISO9556-94標(biāo)準(zhǔn)

硫符合ISO4935-94標(biāo)準(zhǔn)

精密度： 符合國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG395-97標(biāo)準(zhǔn)

3、 分析時(shí)間：25-60秒可調(diào)，一般在35秒左右

4、 最小讀數(shù)：0.00001%

5、 電子天平：稱量范圍：100g以上

讀數(shù)精度：0.001g（可選配精度為0.0001g的電子天平）

高頻紅外碳硫分析儀技術(shù)要求

1、 工作環(huán)境：室內(nèi)溫度 10-30℃

相對(duì)濕度 小于75%

2、 電源：要求接地良好

電壓 AC220V±5%

頻率 50Hz±2%

3、 氧氣：純度≥99.5%

輸入壓力 0.18MPa±5%

載氧壓力 0.08MPa±2%

4、 動(dòng)力氣：氧氣

輸入壓力 0.18MPa±5%

5、 氣體流量：頂吹氧流量 1.0-2.0L/min

分析氣流量 3.0-4.0 L/min

6、 干燥劑：高效變色干燥劑

高頻紅外碳硫分析儀高頻燃燒爐配合紅外碳硫分析儀能快速、準(zhǔn)確地測(cè)定鐵合金、高中低鋼、錳鋼、鑄造用材料、灰、球鐵、礦石、硅鐵、錳鐵、鎳鐵、個(gè)鐵等各種材料。該產(chǎn)品采用國(guó)際、國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)，是集光．機(jī)、電、計(jì)算機(jī)、分析技術(shù)于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，多項(xiàng)技術(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，分析碳硫兩個(gè)元素各16個(gè)通道，共32個(gè)通道可任意搭配，選擇范圍寬。整機(jī)采用臺(tái)灣進(jìn)口電磁產(chǎn)供銷，關(guān)鍵部件均采用高質(zhì)量元件，保證了儀器的穩(wěn)定性和高品質(zhì)。

高頻紅外碳硫分析儀主要技術(shù)參數(shù)

1、測(cè)量范圍：碳：0.0001-10.0000%（可擴(kuò)至99.999%）

硫：0.0001-0.3500%（可擴(kuò)至99.999%）

2、分析時(shí)間：一般在35秒左右（不含取樣、稱樣時(shí)間）

3、分析誤差：碳符合ISO9556-89標(biāo)準(zhǔn)硫符合ISO4935-89標(biāo)準(zhǔn)

4、燃燒功率：2.5KVA-3.5KVA（可調(diào)）

5、震蕩頻率：20MHZ

6、工作電源：220V±5PHZ±2%

7、具備靈活的視窗操作系統(tǒng)

高頻紅外碳硫分析儀主要性能特點(diǎn)

1、采用低噪聲、高靈敏度、高穩(wěn)定性的紅外探測(cè)器。

2、整機(jī)模塊化設(shè)計(jì)，提高了儀器的可靠性。

3、電子天平自動(dòng)聯(lián)機(jī)。

4、WINDOWS全中文操作界面，操作方便，易于掌握。

5、軟件功能齊全，提供文件幫助、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、通道選擇、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、結(jié)果校正、斷點(diǎn)修正、系統(tǒng)診斷等四十多項(xiàng)功能。

6、動(dòng)態(tài)顯示分析過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和碳、硫釋放曲線。

7、測(cè)量線性范圍寬，并可擴(kuò)展。

8、高頻電路設(shè)計(jì)合理，高頻爐功率可調(diào)，適合于不同材質(zhì)樣品分析要求。

9、爐頭自動(dòng)清掃裝置，可減少粉塵對(duì)分析結(jié)果的影響。

10、爐頭加熱裝置，使硫的轉(zhuǎn)化率趨于一致，提高了硫測(cè)定的穩(wěn)定性。

11、測(cè)量線性范圍寬，并可擴(kuò)展。

技術(shù)要求

1、 工作環(huán)境：室內(nèi)溫度 10-30℃

相對(duì)濕度 小于75%

2、 電源：要求接地良好

電壓 AC220V±5%

頻率 50Hz±2%

3、 氧氣：純度≥99.5%

輸入壓力 0.18MPa±5%

載氧壓力 0.08MPa±2%

4、 動(dòng)力氣：氧氣

輸入壓力 0.18MPa±5%

5、 氣體流量：頂吹氧流量 1.0-2.0L/min

分析氣流量 3.0-4.0 L/min

6、 干燥劑：高效變色干燥劑