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高频红外碳硫分析仪检测原理

一、 原理

CO2、SO2等极性分子具有永久电偶极矩,因而具有振动、转动等结构。按量子力学分成分裂的能级,可与入射的特征波长红外辐射耦合产生吸收,朗伯—比尔定律反应了此吸收规律。

                       I=I0exp(-aPL)            

式中:I0——入射光强          

 I——出射光强

         a—— 吸收系数          

 P——该气体的分压强

         L——分析池的长度

   欧凯HCS系列红外碳硫分析仪利用了CO2及SO2分别在4.26mm及7.4mm处具有较强吸收带这一特性,通过测量气体吸收后的光强变化量,分析CO2及SO2气体浓度百分含量,间接确定被测样品中的碳、硫元素的百分含量。

分析室包括红外光源、反射镜、调制盘、吸收池、滤光片和探测器。红外光源用电加热到800℃左右产生红外辐射光,经调制器把光信号调制成80Hz的交变信号入射到吸收池,该红外光经吸收池中的CO2及SO2 气体吸收后,再经过窄带滤光片滤去除上述波长外的其它光辐射的能量,入射到探测器上,则探测器上测到的是与CO2及SO2气体浓度相对应的光强,经过探测器光电转化为电信号,放大后输出模拟量信号,经A/D模数转换后,通过USB通信口送上位微机归一化处理,积分反演为碳硫元素的百分含量。

高频红外碳硫仪的分析流程为:分析时先在电子天平上称得样品重量,输入微机,也可通过键盘输入,加入助熔剂后送进高频炉燃烧室,开始分析,第一阶段为吹氧阶段,首先打开相应电磁阀,按分析流程通氧气,目的清除管道内残留的CO2及SO2气体,当CO2及SO2 气体含量为零时,被测气体分压强P为零,这时采到信号为纯氧条件基准信号V0;第二阶段为分析释放阶段,打开高频炉,加热样品到释放温度,这时样品在高温富氧条件下立即氧化生成CO2及SO2气体,由氧气作载气输送到吸收池,放大器输出信号随被测气体浓度增加而减少,经归一化处理后,对每个数据进行线性化定标,分析结束后对线性定标数据进行面积积分、乘以系数、除以样品重量,扣除空白获得样品中碳、硫元素的百分含量。

二、高频炉加热原理

当金属导体处在一个高频交变电场中,根据法拉第电磁感应定律,将在金属导体内产生感应电动势,由于导体的电阻很小,从而产生强大的感应电流。由焦耳—楞次定律可知,交变磁场将使导体中电流趋向导体表面流通,引起集肤效应,瞬间电流的密度与频率成正比,频率越高,感应电流密度集中于导体的表面,即集肤效应就越严重,有效的导电面积减少,电阻增大,从而使导体迅速升温。

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文章分类: 行业新闻
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