紅外碳硫分析儀檢測(cè)系統(tǒng)不穩(wěn)定影響因素探討

紅外碳硫分析儀檢測(cè)系統(tǒng)不穩(wěn)定影響因素探討
劌b娟
（攀枝花鋼鐵研究院四川617000）
Emil：yaojpzh@163．corn
摘要紅外碳硫分析儀檢測(cè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性直接影響被測(cè)物質(zhì)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。針對(duì)紅外碳硫分析儀的
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合其工作原理，從工作電源、紅外光源、斬波馬達(dá)、紅外線(xiàn)檢測(cè)器、前置放大器、A／D轉(zhuǎn)換板等幾部分對(duì)不
穩(wěn)定因素進(jìn)行了分析探討，并提出了解決問(wèn)題的思路，對(duì)提高儀器的維護(hù)效率具有重要的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞碳硫分析儀；檢測(cè)系統(tǒng)；不穩(wěn)定性
中圖分類(lèi)號(hào)0657
Factors Influencing on Detecting System Instability of Infrared Absorption
Carbon—Sulfur Analyzer 、
Yao Juan t
（Panzhihua Iron and Steel Research[nstitute，Sichuan 617000，China）
Abstract Detecting system of infrared absorption carbon—sulfur analyzer is an importanl：part of it．Instabil—
ity of the detecting system has an effect on measuring accuracy of measured substance directly．Based on structural
features and working principle of it，unstable factors of the detecting system are discussed in accordance to power
supply，infrared source，chopping motor，infrared detector，preamplifier，A／D changing plate etc． ．Methods to answer
the purpose have been put forward and are of great importance to hJ gh eficiency of instrument maintenance．
Key words carbon—sulfur analyzer：detecting system ；instability ’
1 引 言
紅外碳硫分析儀是冶金與機(jī)械行業(yè)重要的分析
儀器之一，可快速分析鋼、鐵、銅、合金、碳化合物、礦
石、水泥、陶瓷、玻璃等固體材料中的碳和硫。檢測(cè)系
統(tǒng)是碳硫儀的心臟，保證檢測(cè)系統(tǒng)輸出（基線(xiàn)）穩(wěn)定是
非常重要的，但影響檢測(cè)系統(tǒng)不穩(wěn)定因素很多，對(duì)操
作和維修人員的技術(shù)要求也相應(yīng)較高。分析與探討
影響檢測(cè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素，對(duì)該儀器設(shè)備的維護(hù)以
及保障科研工作的正常開(kāi)展具有重要的意義。
多年來(lái)，紅外碳硫分析儀檢測(cè)系統(tǒng)不穩(wěn)定因素一
直是困擾許多用戶(hù)的難題。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究與探
索，對(duì)這類(lèi)設(shè)備維修積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為設(shè)備利用
率的提高，科研與生產(chǎn)任務(wù)的順利完成，以及紅外碳
硫分析儀的維護(hù)打下了良好的基礎(chǔ)。
2 儀器工作原理
的氧化產(chǎn)物通過(guò)除塵和除水凈化裝置后被氧氣載入
到硫檢測(cè)池測(cè)定硫，含有CO：,CO、SO：和0 的混合氣
體一并進(jìn)入加熱催化爐中，經(jīng)過(guò)催化爐催化轉(zhuǎn)換CO
—c0 ，s0：一s0 ，這種混合氣體經(jīng)過(guò)除硫試劑管后，
導(dǎo)入碳檢測(cè)池測(cè)定碳，殘余氣體通過(guò)分析儀排放到室
外。碳和硫檢測(cè)器輸出經(jīng)前放、A／D轉(zhuǎn)換送入微機(jī)系
統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，zui終得出碳和硫的百分含量。圖1
為紅外碳硫分析儀的原理框圖。
樣品導(dǎo)入高頻爐，在燃燒爐高溫下通過(guò)氧氣氧
化，使得樣品中的碳和硫氧化為CO：、CO、SO：，所生成 圖1 紅外碳硫分析儀原理框圖
收稿日期：2007--09—26
作者簡(jiǎn)介：姚娟，女，（1958一），工程師，長(zhǎng)期從事化學(xué)分析儀器維修工作。
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3 不穩(wěn)定影響因素分析
被測(cè)物質(zhì)信號(hào)與檢測(cè)系統(tǒng)中的工作電源輸出值、
紅外源輻射功率、斬波馬達(dá)頻率、紅外光檢測(cè)器、A／D
模數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及外部干擾因素都有很大關(guān)系，影響
其系統(tǒng)的原因如下。
3．1工作電源
檢測(cè)系統(tǒng)工作電源有±15V、5．5V、24V、5V，它是
保證檢測(cè)系統(tǒng)正常工作的先決條件，這部分電路工作
狀況及輸出值不正常的原因?yàn)椋?br />（1）部分器件老化，造成輸出值不穩(wěn)定，紋波大。
正常情況電源輸出允許波動(dòng)范圍應(yīng)在±10％內(nèi)，若超
出范圍視為不正常。
（2）部分器件損壞無(wú)輸出或輸出波形不對(duì)。通過(guò)
測(cè)量電路中主要工作點(diǎn)電壓與正常值進(jìn)行對(duì)比，可找
出損壞元件。
3．2紅外光源
紅外光源發(fā)射的紅外輻射與光輻射功率成正比。
光輻射功率變化直接影響到信號(hào)輸出大小的變化，這
樣的變化將引起檢測(cè)器基線(xiàn)的變化，即紅外輻射有無(wú)
或大小，檢測(cè)器基線(xiàn)將隨之反映出來(lái)¨J。引起紅外光
源輻射信號(hào)變化的原因有以下幾種：
（1）光源逐漸老化，光輻射減弱，信號(hào)輸出低。碳
和硫檢測(cè)器的基線(xiàn)輸出值也會(huì)逐漸降低，當(dāng)?shù)陀谡?br />范圍時(shí)儀器將報(bào)警。
（2）光源加熱絲斷裂或脫焊，無(wú)信號(hào)輸出。測(cè)量光
源加熱絲電阻值是否正確（正確值一般為5Q左右）。
（3）光源加熱絲虛焊及電源插頭氧化導(dǎo)致接觸不
良。由于接觸電阻發(fā)生變化，信號(hào)輸出忽高忽低變化
值特別大，這種情況往往被人們忽視。
3．3斬波馬達(dá)
斬波馬達(dá)是將光信號(hào)調(diào)制成具有一定頻率的信
號(hào)送人到檢測(cè)器，這樣設(shè)計(jì)是把紅外光信號(hào)斬波成方
波信號(hào)，確保信號(hào)經(jīng)電路放大后的穩(wěn)定性。因此，馬
達(dá)工作不正常，將引起檢測(cè)器信號(hào)輸出小甚至無(wú)輸
出，主要有以下原因：
（1）斬波馬達(dá)不轉(zhuǎn)動(dòng)；其一是工作電源故障，其二
是斬波馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)軸卡住。
（2）由于馬達(dá)長(zhǎng)期轉(zhuǎn)動(dòng)磨損，軸套間隙大，馬達(dá)葉
片轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定，甚至葉片碰到檢測(cè)池池壁受阻、卡住。
（3）斬波馬達(dá)工作調(diào)制頻率脫離正常值，引起通過(guò)
光孔的光忽大忽小，檢測(cè)器的接收信號(hào)波動(dòng)甚至為零。
3．4紅外線(xiàn)檢測(cè)器
紅外線(xiàn)檢測(cè)器是氣體分析儀的關(guān)鍵部件，通過(guò)紅
外線(xiàn)輻射把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，正常工作情況下應(yīng)
現(xiàn)代科學(xué)儀器2008 2
保證環(huán)境溫度穩(wěn)定，避免干擾信號(hào)。易出現(xiàn)的情況是：
（1）器件損壞無(wú)輸出信號(hào)。
（2）器件老化靈敏度低，輸出信號(hào)噪聲大。
（3）器件焊點(diǎn)氧化、虛焊接觸不良，輸出信號(hào)不穩(wěn)
定。
3．5前置放大器
前置放大器將檢測(cè)器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行放大、
濾波、直流放大。該系統(tǒng)每部分的微小變化都將引起
放大器的變化 J，zui易發(fā)生的問(wèn)題主要有以下幾方
面。
（1）號(hào)放大器性能下降。檢查時(shí)應(yīng)主要關(guān)注
濾波電容，接地是否良好。
（2）調(diào)零電位器、增益調(diào)節(jié)電位器接觸不良。使
用一段時(shí)間后將電位器左右旋轉(zhuǎn)幾下，確保接觸良
好。
（3）四運(yùn)放放大器放大倍數(shù)降低，造成后續(xù)分析
結(jié)果偏低。
3．6 A／D轉(zhuǎn)換板
電壓信號(hào)通過(guò)16轉(zhuǎn)1芯片進(jìn)行信號(hào)采集，再經(jīng)
A／D芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并送人計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，這
個(gè)過(guò)程易產(chǎn)生干擾信號(hào)，導(dǎo)致系統(tǒng)監(jiān)視窗口觀察工作
條件、樣品檢測(cè)積分過(guò)程及計(jì)算受到影響，主要原因
是：
（1）A／D轉(zhuǎn)換板的器件老化質(zhì)量下降，造成干擾
信號(hào)增加，數(shù)字信號(hào)紊亂。
（2）儀器接地不好，外界干擾信號(hào)，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)
遺漏。
（3）A／D轉(zhuǎn)換板與總線(xiàn)插槽接觸不良，導(dǎo)致采集
數(shù)據(jù)丟失。
4 結(jié)論
通過(guò)對(duì)不穩(wěn)定影響因素的分析，對(duì)電子器件老
化、性能下降所帶來(lái)的信號(hào)輸出值不穩(wěn)定或無(wú)輸出，
紋波大，輸出信號(hào)噪聲大，采集數(shù)據(jù)遺漏或丟失等一
系列問(wèn)題的解決及提高設(shè)備的利用率起到重要的作
用。
參考文獻(xiàn)
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[2]王化正．李玉生．常用分析儀器結(jié)構(gòu)、使用與維修．北京：石油工業(yè)
出版社，1984