高頻紅外碳硫分析儀器儀器基本配置

紅外碳硫分析儀 1臺

臺式高頻感應燃燒爐 1臺

賽多利斯丹佛電子天平TP-114 1臺

清華同方商用微機(18.5LCD) 1套

HP1007激光打印機（A4紙） 1臺

儀器備件 1套2100433B

高頻紅外碳硫分析儀器基本參數(shù)

：儀器性能及附件

測定元素：碳硫聯(lián)測

分析原理：高頻爐燃燒—紅外線吸收法檢測

分析范圍：碳：0.0001%-10.0000%(可擴至99.999%)

硫：0.0001%-2.0000%(可擴至99.999%)

稱樣量（固體鋼標）：標準0.5g

分析精度：符合GB/T20123-2006標準

符合ISO15350:2000標準

靈敏度（最小讀數(shù)）：C/S：0.1ppm

分析時間：20-100秒可調(diào)（通常為35秒）

工作周期：24h連續(xù)運轉(zhuǎn)

高頻感應加熱爐：

1.高頻爐輸出功率：2500W；頻率：20MHz

2.自動檢漏，過時、過流報警

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)定及進口氣路系統(tǒng)

粉塵過濾器：0.4微米超微孔金屬過濾器，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)：自動清掃：可減少粉塵對分析結(jié)果的影響

排灰系統(tǒng)：高壓排灰，徹底清除管道灰塵

檢測系統(tǒng)：1.電路設計：整機采用雙CPU上、下位機模塊化設計，下位機選用Atmega162為控制單片機，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：上下位機采用USB2.0接口通訊，大大提高了通訊速度；

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

5.電源：工業(yè)級一體化線性模塊電源，輸出穩(wěn)定，無故障；

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器；

8.電機： 步進電機，熱穩(wěn)定性好，連續(xù)使用壽命10萬小時。

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，無數(shù)量限制；

預置低碳和高硫接口，可實現(xiàn)軟件自動切換。

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

提供樣品管理功能，可對樣品名稱、標識進行編輯，并可增加和刪除樣品名；

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

顯示功能：碳硫各一個曲線框，動態(tài)顯示分析過程中的各項實時數(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)庫方式存儲，可存儲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)時間、操作員、樣品名稱、標識等多方面查詢;

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

可在軟件中實現(xiàn)碳硫工作曲線的生成并進行曲線擬合。

打印功能：打印模式多樣化，提供了化驗室和檢測站兩種打印模式，并可自行設計打印格式。

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

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

由于探測器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，當探測器工作在線性區(qū)域內(nèi)，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。

分析室包括微型紅外光源，反光鏡，調(diào)制電機，吸收池，濾光片和探測器。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)過窄帶濾光片，濾去除上述波長外的其他光輻射的能量，入射到探測器上，則探測器上檢測到的是與CO2、SO2濃度相對應的光強，經(jīng)過探測器光電轉(zhuǎn)化為電信號，再經(jīng)微機進行歸一化定標處理，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，把光信號調(diào)制成64Hz的交變輻射信號。探測器輸出的中心頻率為64Hz。

由熱釋電器件轉(zhuǎn)化為電信號經(jīng)前置放大和后級放大后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換進入微機，在微機中經(jīng)線性化運算使之轉(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、轉(zhuǎn)動等結(jié)構(gòu)。按量子力學分成分裂的能級，可與入射的特征波長紅外輻射耦合產(chǎn)生吸收，朗伯—比爾定律反應了此吸收規(guī)律。

I=I0exp(－aPL)

式中：I0——入射光強

I——出射光強

a—— 吸收系數(shù)

P——該氣體的分壓強

L——分析池的長度

HCS－500型紅外碳硫分析儀利用了CO2及SO2分別在4.26μm及7.4μm處具有較強吸收帶這一特性，通過測量氣體吸收后的光強變化量,分析CO2及SO2氣體濃度百分含量，間接確定被測樣品中的碳、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)制器把光信號調(diào)制成80Hz的交變信號入射到吸收池，該紅外光經(jīng)吸收池中的CO2及SO2 氣體吸收后，再經(jīng)過窄帶濾光片濾去除上述波長外的其它光輻射的能量，入射到探測器上，則探測器上測到的是與CO2及SO2氣體濃度相對應的光強，經(jīng)過探測器光電轉(zhuǎn)化為電信號，放大后輸出模擬量信號，經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過USB通信口送上位微機歸一化處理，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：分析時先在電子天平上稱得樣品重量，輸入微機，也可通過鍵盤輸入，加入助熔劑后送進髙頻爐燃燒室，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CO2及SO2 氣體含量為零時，被測氣體分壓強P為零，這時采到信號為純氧條件基準信號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，放大器輸出信號隨被測氣體濃度增加而減少，經(jīng)歸一化處理后，對每個數(shù)據(jù)進行線性化定標，分析結(jié)束后對線性定標數(shù)據(jù)進行面積積分、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現(xiàn)儀器的高性能處理能力，我們不再采用以往設計用的簡單價廉的主頻只有22M的8051單片機，以上8位的8051單片機遠遠不能滿足儀器所需要的實時處理速度。科果HCS-500型高頻紅外碳硫分析儀的中央數(shù)據(jù)處理單元獨家采用處理主頻高達200Mhz的高性能工業(yè)級ARM9處理器，內(nèi)存和閃存都采用了32M存儲空間的高速芯片。我們在處理器軟件設計上采用了開源的Linux實時操作系統(tǒng)，控制軟件設計上采用基于面向?qū)ο蟮脑O計方法，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)動芯片和數(shù)據(jù)緩沖器，對外部控制閥門采用FPGA實現(xiàn)了并行處理緩沖器驅(qū)動快速隔離光藕控制相應的端口。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10萬次以上，而現(xiàn)有其它儀器使用8位8051系列單片機的采樣次數(shù)一般為8000/16000次。

高速的CPU將采集到的數(shù)據(jù)進行實時數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)進行逐次逼近和概率統(tǒng)計計算，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

1、 測量范圍：

碳：0.0001%-10.0000%(可擴至99.999%)

硫：0.0001%-2.000%(可擴至99.999%)

2、 準確度及精密度：

準確度： 碳符合ISO9556-94標準

硫符合ISO4935-94標準

精密度： 符合國家計量檢定規(guī)程JJG395-97標準

3、 分析時間：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、準確地測定鐵合金、高中低鋼、錳鋼、鑄造用材料、灰、球鐵、礦石、硅鐵、錳鐵、鎳鐵、個鐵等各種材料。該產(chǎn)品采用國際、國內(nèi)先進技術(shù)，是集光．機、電、計算機、分析技術(shù)于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，多項技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先，分析碳硫兩個元素各16個通道，共32個通道可任意搭配，選擇范圍寬。整機采用臺灣進口電磁產(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、測量范圍：碳：0.0001-10.0000%（可擴至99.999%）

硫：0.0001-0.3500%（可擴至99.999%）

2、分析時間：一般在35秒左右（不含取樣、稱樣時間）

3、分析誤差：碳符合ISO9556-89標準硫符合ISO4935-89標準

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

1、采用低噪聲、高靈敏度、高穩(wěn)定性的紅外探測器。

2、整機模塊化設計，提高了儀器的可靠性。

3、電子天平自動聯(lián)機。

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、通道選擇、數(shù)理統(tǒng)計、結(jié)果校正、斷點修正、系統(tǒng)診斷等四十多項功能。

6、動態(tài)顯示分析過程中的各項數(shù)據(jù)和碳、硫釋放曲線。

7、測量線性范圍寬，并可擴展。

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

9、爐頭自動清掃裝置，可減少粉塵對分析結(jié)果的影響。

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

11、測量線性范圍寬，并可擴展。

技術(shù)要求

1、 工作環(huán)境：室內(nèi)溫度 10-30℃

相對濕度 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