《ABB培訓(xùn)教程》

1、紅外分儀儀紅外分儀儀培訓(xùn)教程培訓(xùn)教程電磁波頻譜電磁波頻譜光譜區(qū)域光譜區(qū)域波數(shù) (cm-1)電子激發(fā)電子激發(fā)電子躍遷電子躍遷分子躍遷分子躍遷分子轉(zhuǎn)動(dòng)分子轉(zhuǎn)動(dòng)106105103102104107101X-射線紫外線紅外線微波14,2854,000400100近紅外中紅外遠(yuǎn)紅外Absorbance強(qiáng)強(qiáng)紅外光譜紅外光譜n近紅外區(qū)光譜范圍：。n中紅外區(qū)光譜范圍：。n遠(yuǎn)紅外區(qū)光譜范圍：40-1000um。n在分子中，根據(jù)量子力學(xué)理論，分子中存在電子能級(jí)和分子內(nèi)原子間的震動(dòng)能級(jí)以及整個(gè)分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。當(dāng)電子能級(jí)和原子間的震動(dòng)能級(jí)以及整個(gè)分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)發(fā)生躍遷時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生分子吸收光譜或分子發(fā)射光譜，表現(xiàn)為帶狀光譜

2、。如果分子的能級(jí)由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生吸收光譜：反之產(chǎn)生發(fā)射光譜。紅外光譜紅外光譜n電子能級(jí)躍遷吸收光譜位于紫外和可見光波段，（200-780）n分子內(nèi)原子間的震動(dòng)能級(jí)發(fā)生躍遷時(shí)吸收光譜位于近紅外和中紅外波段（780nm-25um）。0.05-1eV.n整個(gè)分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)發(fā)生躍遷時(shí)，吸收光譜位于遠(yuǎn)紅外和微波波段（25-10000）um。紅外光譜紅外光譜n分子不同能級(jí)間的躍遷，產(chǎn)生不同的分子吸收或發(fā)射光譜。震動(dòng)能級(jí)躍遷所產(chǎn)生的電磁波譜處于中紅外光譜區(qū)。n當(dāng)特定的波長(zhǎng)的紅外光與分子相遇時(shí)，如果光與分子不發(fā)生相互作用，則光隨即通過該物質(zhì)，不產(chǎn)生吸收光譜：Symmetrical Homonuclear

3、 Molecule:紅外光譜紅外光譜n如果光與分子以特定的方式發(fā)生相互作用，則物質(zhì)吸收該波長(zhǎng)的光。產(chǎn)生吸收光譜。我們稱之為紅外活性。紅外光譜紅外光譜紅外光譜紅外光譜 將雙原子紅外活性分子看作是震動(dòng)偶極子 當(dāng)光子與樣品中的分子相互作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生 兩種結(jié)果。1，光子的震動(dòng)頻率與分子的震動(dòng)頻率不匹配。2，光子的頻率與分子的震動(dòng)頻率相互匹配，此時(shí)分子就吸 收光子的能量，使偶極子的振幅增大頻率不變。分子震動(dòng)分子震動(dòng)n分子是由原子組成的氫和氧原子氫和氧原子水分子水分子H2HHHHOO分子震動(dòng)分子震動(dòng) 伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)對(duì)稱振動(dòng)對(duì)稱振動(dòng)H-O-H不對(duì)稱不對(duì)稱H-O-H彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng)H-O-HHHHHHOO

4、OH幾種氣體分子的特征吸收波長(zhǎng)幾種氣體分子的特征吸收波長(zhǎng)n分子式 特征吸收峰波長(zhǎng)UMnCO 2.37 4.65 nCH4 3.3 7.65 nH2O 2.0 2.8 紅外分析儀的原理紅外分析儀的原理n其測(cè)量是基于在8UM中紅外光譜區(qū)域特殊氣體的不同原子的分子健間的諧振吸收。n被測(cè)量的各種氣體依靠特定的吸收健來區(qū)分。每一氣體有自己的吸收光譜。即（指紋）。n以下氣體無自己的吸收光譜：?jiǎn)卧臃肿樱鏏r，HE等惰性氣體。對(duì)稱氣體，如H2,O2,N2等。這些氣體無法用紅外測(cè)量。n郎伯比爾定律：紅外分析儀的原理紅外分析儀的原理nA吸收的光能。nI0進(jìn)入測(cè)量池的光能。nI1離開測(cè)量池的光能。n()樣品組分

5、的消光系數(shù)。n樣品組分的濃度。nL樣品池的長(zhǎng)度。紅外分析儀的分類紅外分析儀的分類n按紅外光譜的特性分類：n1分光型紅外分析（色散型）。優(yōu)點(diǎn)：選擇性好，靈敏度較高。缺點(diǎn)：分光后光束能量?。╨imas11,multiwave)。n2非分光型紅外分析儀（非色散型）。靈敏度更高,信/噪比高,穩(wěn)定性好。缺點(diǎn)：吸收峰有重疊(URAS)。n按檢測(cè)器分類：n1，薄膜電容檢測(cè)器(URAS)。n2，微流量檢測(cè)器(SIEMENS)。n3，半導(dǎo)體檢測(cè)器(limas11,multiwave )。紅外分析儀的分類紅外分析儀的分類n按光學(xué)系統(tǒng)分：n單光路：Multiwave ,Limas11.n雙光路：URASUras :

6、 Principle DesignChopper wheelRadiation sourceShutterN2MeasuringCellCODetector2005112422247815.gif紅外分析儀的組成紅外分析儀的組成n調(diào)制單元。n光源。n切光片。n切光馬達(dá)。n氣室。n標(biāo)定池。n檢測(cè)器。n加熱器。n壓力傳感器。nPower supply modulenSSI board n AMC boardnSyscon board。方塊圖方塊圖調(diào)制單元調(diào)制單元n位置： 附于主架上。n結(jié)構(gòu)： 1接受盤，2一個(gè)或兩個(gè)光源，3切光片，4切光馬達(dá).n功能： 計(jì)算機(jī)控制同步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)切光片，切光片交替的覆蓋

7、測(cè)量和參比氣室。光線在每一周內(nèi)交替的通過測(cè)量和參比氣室各兩次 ，。通過把光調(diào)制，使測(cè)量信號(hào)更加穩(wěn)定。 調(diào)制單元調(diào)制單元調(diào)制單元調(diào)制單元光光 圈圈n位置： 光圈和其調(diào)節(jié)輪位于氣室和調(diào)制單元之間的主架上。n結(jié)構(gòu)： 主架上通常安裝有兩個(gè)光圈。調(diào)節(jié)輪驅(qū)動(dòng)其水平方向移動(dòng)。n功能： 光圈起遮光器的作用。用以調(diào)節(jié)光路平衡。光光 圈圈光光 源源n紅外光源：n按類型分類，單光源（ABB和SIEMENS)和雙光源.n按發(fā)光體分類，陶瓷光源（ABB)，合金絲光源。激光光源（成本高，壽命短）。nABB光源是陶瓷光源，拋物面反射體，壽命長(zhǎng)，密封隔爆。n為增長(zhǎng)壽命，內(nèi)部填充特殊氣體。光光 源源n測(cè)試： 電壓， 電阻，13

8、歐姆。光源光源切光片切光片n切光片，把光源的光變成斷續(xù)的光，對(duì)紅外光進(jìn)行調(diào)制，使檢測(cè)器信號(hào)成為交流信號(hào)，便于放大器放大，可以改善檢測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間特性。n兩個(gè)內(nèi)圈用于透過參比光，兩個(gè)外圈用于透過測(cè)量光。切光片切光片切光馬達(dá)切光馬達(dá)n頻率:。頻率增高，靈敏度降低。 原因： 在一個(gè)周期內(nèi)，接收到的輻射能減少，另外，氣體的熱量及壓力傳遞跟不上輻射能的變化。Uras26: old motor new motor氣氣 室室n位置 ： 位于帶有調(diào)制單元的主架和檢測(cè)器或校驗(yàn)單元之間。n結(jié)構(gòu)： 鋁管,分兩種類型。1 化學(xué)拋光，2 鍍金。鋁管中間有隔板沿縱向把它一分為二。兩端用紅外透光窗口密封。一側(cè)為參比側(cè)（充氮

9、氣，完全密封）。一側(cè)為測(cè)量側(cè)。 窗口材料： 氟化鈣，要求有良好的透射性能，不分光，不反射。要有一定的機(jī)械強(qiáng)度。不易破裂，不怕潮濕，能經(jīng)受溫度變化。對(duì)介質(zhì)有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。氣氣 室室n功能： 1理想的光反射，2化學(xué)拋光氣室提供較高的信號(hào)穩(wěn)定性，尤其是用于煙氣的測(cè)量，3反射特性在調(diào)光路平衡時(shí)給予糾正。4對(duì)于特殊的應(yīng)用有特殊的氣室。如流動(dòng)參比氣室，帶慮波器的氣室（濾波氣室充有干擾氣體）。氣氣 室室n清理： 拆下氣室，對(duì)著陽(yáng)光觀察參比和測(cè)量側(cè)，比較兩側(cè)清晰度是否接近，如果污染較嚴(yán)重，需要清洗。n清洗液： 蒸餾水，酒精，丙酮等。n癥狀： 偏移量太高。漂移較大。靈敏度降低。氣氣 室室氣氣 室室氣氣 室室

10、氣氣 室室濾波氣室濾波氣室n位置： 安裝于氣室和檢測(cè)器之間或氣室和標(biāo)定池之間。n結(jié)構(gòu)： 濾波氣室是鍍金管，無參比和測(cè)量之分，兩側(cè)由紅外透光窗口密封。兩個(gè)定位銷用于濾波氣室的定位。n功能： 在濾波氣室內(nèi)，填充干擾氣體。其吸收干擾范圍的紅外光。減少交叉干擾。濾波氣室濾波氣室濾波氣室濾波氣室光學(xué)濾波器光學(xué)濾波器n位置： 1，位于氣室和紅外檢測(cè)器之間。 2，位于兩個(gè)紅外檢測(cè)器之間。 3，位于標(biāo)定池和紅外檢測(cè)器之間。n結(jié)構(gòu)： 濾光片緊錮在金屬圈中。安裝位置不同，金屬圈也不同。n功能： 通過安裝干擾濾波器，去掉干擾重疊部分的光譜。根據(jù)應(yīng)用，此濾波器只允許一定波長(zhǎng)范圍的光通過。主要用于SO2,NO,N2O,

11、CnHm.光學(xué)濾波器光學(xué)濾波器光學(xué)濾波器光學(xué)濾波器光學(xué)濾波器光學(xué)濾波器標(biāo)定池標(biāo)定池標(biāo)定池標(biāo)定池標(biāo)定池標(biāo)定池n位置： 安裝于氣室和檢測(cè)器之間，靠馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)。n結(jié)構(gòu)： 其有四個(gè)氣室，三個(gè)充氮?dú)?，一個(gè)充測(cè)試氣。n功能： 其用于標(biāo)定量程，標(biāo)定時(shí)要通零點(diǎn)氣，如果一個(gè)光路有兩個(gè)檢測(cè)器，那么測(cè)試氣要混合填充。標(biāo)定池標(biāo)定池n標(biāo)定池的測(cè)試： 目測(cè)，在正常測(cè)量和零點(diǎn)校驗(yàn)時(shí)，校驗(yàn)單元的滑塊位于低位置。量程校準(zhǔn)時(shí)把它移到高位置。檢測(cè)器檢測(cè)器n位置： 位于氣室的末端。根據(jù)應(yīng)用，ABB一個(gè)分析模塊最多可以安裝1-4個(gè)檢測(cè)器，每一光路最多可以安裝兩個(gè)檢測(cè)器。n結(jié)構(gòu)： 薄膜電容檢測(cè)器：又稱薄膜微音器，由金屬薄膜動(dòng)片和定片組成

12、電容器，當(dāng)接收氣室的壓力受紅外輻射能的影響而變化時(shí)，推動(dòng)動(dòng)片相對(duì)于定片移動(dòng)，把被測(cè)組分的變化轉(zhuǎn)化為電容量的變化。ABB檢測(cè)器有兩個(gè)氣室，內(nèi)部填充被測(cè)氣體，氣室是串聯(lián)型的，它有兩大優(yōu)點(diǎn)：零點(diǎn)穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。預(yù)放大器和其在一起，測(cè)溫元件在預(yù)放大器中，用以溫度補(bǔ)償。當(dāng)安裝多個(gè)檢測(cè)器時(shí)，只有第一個(gè)檢測(cè)器的測(cè)溫元件被使用。檢測(cè)器檢測(cè)器n功能: 光線進(jìn)入檢測(cè)器，被所填充的氣體吸收，通過分子碰撞把熱能迅速轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?。壓力的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萘縿?dòng)片位移的變化，動(dòng)片位移的變化最終導(dǎo)致電容量發(fā)生變化。通過高阻抗電路放大產(chǎn)生相應(yīng)的MV信號(hào)，150V直流供電。主要的紅外吸收發(fā)生在前室，在后室吸收遠(yuǎn)離特征吸收波長(zhǎng)的光，

13、這部分光與干擾組分疊加產(chǎn)生交叉靈敏度，較長(zhǎng)的后室厚度吸收大部分的干擾光，其產(chǎn)生的壓力正好與前室的相反，能夠抵消一定數(shù)量的交叉靈敏度。n特點(diǎn)： 溫度變化影響小，選擇性好，靈敏度高。n缺點(diǎn)： 薄膜易受機(jī)械震動(dòng)的影響，調(diào)制頻率不能太高。檢測(cè)器檢測(cè)器nABB檢測(cè)器是薄膜電容檢測(cè)器。檢測(cè)器檢測(cè)器End diskEnd diskEnd disk微流量檢測(cè)器微流量檢測(cè)器n其測(cè)量微小氣流，其傳感元件是兩個(gè)微型熱絲電阻，和另外兩個(gè)組成惠斯通電橋，熱絲電阻通過電加熱到一定溫度。當(dāng)有氣體流過時(shí)，帶走部分熱量，使熱絲元件冷卻，電阻變化，通過電橋轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。n熱絲原件有兩種，一種是柵狀鎳絲電阻，組成鎳格柵，它是把很細(xì)

14、的鎳絲編織成柵欄狀，這種熱絲垂直裝配于氣路中，為流量從格柵中間通過。另一種是鉑絲電阻，在云母片上用超微技術(shù)，光刻上很細(xì)的鉑絲制成，這種鉑絲電阻平行裝配于氣路通道中，為流量從其表面通過。n特點(diǎn)：耐震性能好。微流量檢測(cè)器微流量檢測(cè)器 雙光束NDIR(非分光紅外)原理充入氣體的雙層檢測(cè)器用于優(yōu)化選擇性的光學(xué)耦合器ULTRAMAT 6 nA2(l)nA1(l)nE(l)nl-l0nEQnl0n檢測(cè)器吸收峰微流量檢測(cè)器微流量檢測(cè)器nA1nA2n雙層檢測(cè)器n光學(xué)耦合器n光圈可調(diào)節(jié)的光圈控制著檢測(cè)器下層檢測(cè)室的有效厚度通過可調(diào)節(jié)光圈，干擾性氣體(組份)的交叉敏感性被降至最低。ULTRAMAT 6 微流量檢測(cè)

15、器微流量檢測(cè)器nSiemens采用這一技術(shù)。三明制的層狀設(shè)計(jì)1mm2 米面積內(nèi)分布24根熱絲最小的交變流量不使用膜式傳感器 -微流量檢測(cè)器微流量檢測(cè)器n0,15 mmn1mm2n氣流nR1nR2nR2nR4nR1nR3微流量檢測(cè)器微流量檢測(cè)器n特點(diǎn)特點(diǎn):無可動(dòng)部件 沒有可磨損的東西沒有麥克風(fēng)效應(yīng)將流量線性地轉(zhuǎn)化為電信號(hào)溫度控制器溫度控制器n1，紅外的恒溫溫度一般為55度。n2，加熱電源為直流24伏。n3，在光源旁邊的加熱電阻為10歐姆n4，位于罩上的補(bǔ)充加熱器電阻為24歐姆。n5，熱保險(xiǎn)在完好狀態(tài)下阻值為零。溫度控制器溫度控制器溫度控制器溫度控制器溫度控制器溫度控制器溫度控制器溫度控制器壓力傳

16、感器壓力傳感器n位置： 根據(jù)分析模塊的不同配置，壓力傳感器安裝于不同的位置。n結(jié)構(gòu)。 壓力傳感器位于一塊電路板上，其連接到轉(zhuǎn)接板上。n功能： 壓力傳感器測(cè)量樣品池的出口壓力，一般連接在樣氣排出口上。對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行壓力修正。作為可選項(xiàng)，壓力傳感器也可用于外部壓力的測(cè)量。1 絕壓傳感器，2 工作范圍700-1300mba。3 需要偏差校正。壓力傳感器壓力傳感器壓力傳感器壓力傳感器nA連接氣體的入口，B對(duì)大氣。電源電源電源電源n額定輸入電壓：110/230 VAC。n額定輸入電流：2A/110VAC,1A220 VAC。n頻率：47-63 HZ。n額定電壓：24 VDC。n額定電流：6A/4A +4

17、0度/+70度。n穩(wěn)定性: +-3%.SSI 板板SSI 板板SSI 板板AMC- ControllerRS232 Interface:TCT*Ethernet Interface:ECT*SSI- ConnectorECT* = Easyline Configuration ToolTCT* = Test Calibration Tool24 VDisplay InterfaceSlot for Flash Card(for update only)AMC板板AMC板板AMC板板轉(zhuǎn)接板轉(zhuǎn)接板數(shù)字模塊數(shù)字模塊模擬模塊模擬模塊模擬模塊模擬模塊MODBUS 模塊模塊PROFIBUS模塊模塊Sysc

18、on I 123455 Slotsfor additionalI / O- boards10 Base T10 Base 2Interface DisplayInterner Bus24 V DCBatteryRS 485RS 232Reset contact8 MB RAMMemory- moduleInterface: 4 Digital In / and 4 -Out2 Analog outputs Interface forHyper Terminal Program SYSCON IISyscon3 - A new System Controller for AO2000SYSCON

19、 IIISyscon3 assemblySyscon3 is prepared for the futurenThe smaller board is a prerequisite for future enhancements nToday Syscon2 covers half the space of the housingn2 Analyzers in one housing with central unit and internal gasfeed should be possibleSyscon3AMCRear side of AO2000 with Syscon3nMore t

20、han 90% of AO2000 sales use only Mezzanin slotsnCAN IOs have been used for Analog Inputs and 2nd Ethernet onlyn 2nd Ethernet as standard, new Analog out and Analog IN modulesWhat is new? Add on modulesAdd on modulesSysconSysconProfibusCPUDigital I/O4XDI, 4XDO2-fold analog outputModbus RS232/RS485Eth

21、ernetInterface4x analog out4x analog inSyscon3 - When will it come ?nUras26, Magnos206/27, Caldos25/27, ZO23 will be delivered with Syscon3I / 2009nLimas11, MultiFID14 and ACF-NT will further be delivered with Syscon2nAO2000-EX will be delivered with Syscon2 The service conceptnSyscon3 with exchange

22、 bracket for upgrading a Syscon1 or Syscon2nThe customer can still use his CAN IO boards for which he has paid Full configuration of an upgraded analyzerCompatibility of analyzers of different agesnSyscon1Uras14Magnos16/106Magnos17Caldos15/17MultiFid14Limas11Uras26Magnos206Magnos27Caldos25/27ZO23nIf

23、 customer wants to buy a new AMC based modulenUpgrade hardware from Syscon1 to Syscon2 as long as availableor Syscon3nAlternative: customer buys a new AO2000 system which controls also the old modules and in addition he gets benefit from Syscon3s features. nSyscon3 can control old and new modulesUra

24、s14Magnos16/106Magnos17Caldos15/17MultiFid14Limas11Uras26Magnos206Magnos27Caldos25/27ZO23nSyscon3 Compatibility of analyzers of different ages光路平衡調(diào)節(jié)光路平衡調(diào)節(jié)n通零點(diǎn)氣，調(diào)節(jié)光路平衡凸輪，使原值小于正負(fù)一百萬。其絕對(duì)值越小越好。相位調(diào)節(jié)相位調(diào)節(jié)n分別通入零點(diǎn)氣和量程氣,原值在1-36百萬之間。通入量程氣時(shí)，原值不能大于36百萬，如果大于，先降低數(shù)字放大倍數(shù)，再降低模擬放大倍數(shù)，再降低光源電壓，如果太小，先增加模擬放大倍數(shù)，在增加數(shù)字放大倍數(shù)，最后

25、增加光源電壓。AlternateinterruptionUras 3 - URAS 4Photometer - BasicsMode of modulationSimultaneous interruptionUras 2TAlternateinterruptionUras 10 / 14N2Meas.gasGeteilteMekvetteCS - SuppressionPhase adjustement - Standard -N2Light barrier-signalDetector-signalThe electronic search automatically the phasin

26、g with the maximum for the measuring componentInterferences of the carrier gases to the readingwill unconsidered!d d+ +CS- Suppressiond d- Phase adjustementN2Light Barrier-signalDetector-signal+ d+ d- d- dThe Phase will adjusted manuallyby the electronic ( TCT- Software )The influence of the carrier gases to theReading will consideredThe phasing will adjusted to minimum Reading for the interfence component!A1 A2A1 = A2CS = positivCS = zeroMeasuring ComponentInterference Component基礎(chǔ)標(biāo)定基礎(chǔ)標(biāo)定n在基礎(chǔ)標(biāo)定菜單下分別標(biāo)定零點(diǎn)和量程.線性檢查線性檢查n通入全量程中間的氣體做線性檢查。如果線性偏差超限。n做線性標(biāo)定。檢查交叉干擾檢查交叉干