顺磁式氧含量分析仪

一、S1000系列顺磁式氧含量分析仪产品简介

S1000系列顺磁式氧含量分析仪，该仪器是纯物理测量，无须参比气，无化学药品和电解质的消耗。仪器精度高，操作简单，通气即可使用，测定快速，只需将仪器入口与样气的出口进行对接，五分钟内即可显示氧纯度值。

二、S1000系列顺磁式氧含量分析仪应用领域

u 医用氧纯度检测

u 空分高纯氧监测

u 冶炼行业焊接行业石化行业

u 燃烧系统的过剩氧量分析

u 汽车排放和内燃机检测

u 连续监测系统中的含氧分析

u 监测生物沼气过程分析

u 监测低温气体和燃烧气体

三、S1000系列顺磁式氧含量分析仪产品特点

n 标准19寸机箱/小型盘装机箱，可与微机、PLC集成于成套分析系统中。

n 手动/自动校准。

n LCD液晶显示，操作界面简便实用。

n 内部处理电路采用全新高精度数学模型进行曲线校正，数字化处理，具有高稳定性   和可靠性。

n 标准隔离4～20mA模 拟信号输出，可直接与DCS进行连接。

n 可连续测量SO2、NO、CO、CO2、CH4、O2、C2H4、C3H8、THC、R22等气体

n 可同时分析一至三个组份

n 多路4～20mA模拟输出、R232信号输出

n 智能型仪表，自动标定，故障自诊断

n 精度高，稳定性好

n 菜单式操作，全中文液晶显示，操作简单

n ppm和mg/m3可选

n 极短预热时间，5分钟

四、S1000系列顺磁式氧含量分析仪工作原理

 氧气是一种特殊的顺磁性气体，既氧气在磁场中受到吸引力，在测量单元中，氧气的浓度可通过悬挂在非线性磁场中  的哑铃的偏转量来测量，氧气的浓度越大，哑铃偏转静止位置越大。哑铃的偏转位置可通过一光学装置，一对光电池和放  电器来测定，哑铃上饶有线圈，通过线圈的电流使哑铃复位，复位电流的大小与氧气的浓度成正比。

 磁力机械式氧分析仪工作原理示意图如下：

五、S1000系列顺磁式氧含量分析仪工作原理主要技术指标

u 量程：（可根据客户要求定制量程）0.01～2.00 %；0.01～99.99 %；95.00～99.99 %

u 显示方式：LED数码/ LCD液晶显示

u 传感器类型：热磁型、冷磁型

u 防护等级：IP65

u *小分辨率：0.01%

u 测量精度：±1% F.S

u 稳定性：

ü  零点漂移：≤0.5% F.S / 月

ü  量程漂移：≤0.5% F.S / 月

u 重复性：≤量程的1%

u 进气压力：86－106kPa

u 样气流量：0.3～0.4 L/min

u 样气温度：0℃～50℃

u 预热时间：空气中预热10分钟

u 响应时间（T_90%）：≤8s

u 数据刷新率：50ms

u 信号变送输出：4～20mA电流信号，*大负载750Ω

u 继电器输出：

ü  6转换触点，功能用户自定义；

ü  触点容量：3A  220V AC；3A   24V DC

u 通讯端口：标准RS232、RS485、USB及有线无线选配功能数据接口

u 环境温度：－20℃～+50℃

u 环境湿度：≤90% 相对湿度

u 供电方式：220V 交流供电，电压波动不超过20%

u 使用环境：水平放置，无强烈震动及腐蚀性气体场合

u 安装方式：盘装或台式

六、技术分析

顺磁式氧分析仪是根据氧气的体积磁化率比一般气体高得多，在磁场中具有极高的顺磁特性的原理制成的一种测量气体中含氧量的分析仪器。

顺磁式氧分析仪，也可叫做磁效应式氧分析仪、或磁式氧分析仪，我们通常通称为磁氧分析仪。它一般分为磁机械式、磁压力式和氧热磁对流式分析仪三种。

任何物质，在外界磁场的作用下，都会被磁化，呈现出一定的磁特性。物质在外磁场中被磁化，其本身会产生一个附加磁场，附加磁场与外磁场方向相同，该物质被吸引，表现为顺磁性；方向相反，该物质被排斥，表现为逆磁性。气体介质处于磁场也会被磁化，而且根据气体的不同也分别表现出顺磁性或逆磁性。如O2、NO、NO2等是顺磁性气体,H2、N2、CO2、CH4等是逆磁性气体。体积磁化率——任何物质，在外界磁场的作用下，都会被磁化，不同物质受磁化的程度不同，可以用磁化强度M来表示：

                         M＝kH

        式中    M——磁化强度;

                H——外磁场强度;

                 K——物质的体积磁化率；

K的物理意义是指在单位磁场作用下，单位体积的物质的磁化强度。磁化率为正(k＞0)称为顺磁性物质，它们在外磁场中被吸引；k＜0则称为逆磁性物质，它在外磁场中被排斥；k值愈大，则受吸引和排斥的力愈大。

常见气体的体积磁化率(0℃)

从上表可以看出，氧是顺磁性物质，其体积磁化率要比其他气体的体积磁化率大的多。顺磁式氧分析器：根据氧气的体积磁化率比一般气体高得多，在磁场中具有极高的顺磁特性的原理制成的一种测量气体中含氧量的分析仪器。本项目中采用了重庆川仪九厂的PA200—CJ磁力机械式气体分析仪。

6.1磁力机械式气体分析仪的工作原理

在一个封闭的气室中，装有两对不均匀的磁极，它们的磁场强度梯度正好相反。两个空心球（俗称哑铃）置于两对磁极的间隙中，用弹性金属带固定在壳体上，这样，哑铃只能以金属带为轴转到而不能上下移动。在哑铃与金属带交点处装一平面反射镜。被测样气由入口进入气室后，它就充满了气室。两个空心球被样气所包围，被测样气的氧含量不同其体积磁化率k值也不同，球体所受到的作用力就不同。如果哑铃了的两个空心球体积相同，体积磁化值相等，两个球体受到的力大小相等、方向相反，对于中心支撑点金属带而言，它受到的是一个力偶的作用，这个力偶促使哑铃以金属带为轴心偏转，在哑铃做角位移的同时，金属带会产生一个抵抗哑铃偏转的复位力矩，与转动力矩相平衡，被测样气中的氧含量不同，旋转力矩和恢复力矩的平衡位置不同，也就是哑铃的偏转角度不同，这样，哑铃偏转角度的大小，就反映了被测气体中氧含量的多少。

对哑铃球偏转角度的测量，大多是采用下图所示的光电系统来完成的。由光源发出的光投射在平面反射镜上，反射镜再把光束反射到两个光电元件（如硅光电池、硒光电池）上。在被测样气不含氧时，空心球处于磁场的中间位置，此时，平面反射镜将光源发出的光束均衡地反射在两光电元件上，两个光电元件接收的光能相等。一般两个光电采用差动方式连接，因此，光电组件输出为零，仪器*终输出也为零。

当被测样气中有氧存在时，氧分子受磁场吸引，沿磁场强度梯度方向形成氧分压差，其大小随氧含量不同而异，该压力差驱动空心球移出磁场中心位置，于是，哑铃球偏转了一个角度，反射镜随之偏转，反射出的光束也随之偏移，这时，两个光电元件接收到的光能量出现差值，光电组件有毫伏电压信号输出。被测气体中氧含量越高，光电组件输出信号越大。该信号经反馈放大器放大作为仪器检测输出。
   为了改善仪器的输出特性，空心球上环绕一匝金属线圈。该金属线圈在电路上接收输出电流的反馈，对哑铃产生一个附加复位力矩，从而使哑铃的偏转角度大大减小

6.2磁力机械式氧分析仪的主要特点和使用注意事项
1、主要特点：
与热磁式分析仪相比，磁力机械式氧分析仪有如下特点：
   ①它是对氧的顺磁性直接测量的分析仪，在测量中，不受被测气体导热性变化、密度变化等影响。
   ②在0…100%O2范围内线性刻度、测量精度较高，测量误差可低至±0.1%O2。
   ③灵敏度高，除了用于常量的测量以外，还可用于微量氧（O2‰）的测量。
2、注意事项：
   ①磁力机械式氧分析仪基于对磁化率的直接测量，像氧氮等一些强磁性气体会对测量带来严重干扰，所以应将这些干扰组分除掉。此外，一些较强逆磁性气体也会引起较大的测量误差。如氙气，若样品中含有较多的这类气体，也应予以**或对测量结果采取修正措施。
   ②氧气的体积磁化率是压力、温度的函数，样气压力、温度的变化以及环境温度的变化，都会对测量结果带来影响。因此，必须稳定样气的压力，使其符合调校仪器时的压力值。环境温度和整个检修部件，均应工作在设计的温度范围内，一般来说，各种型号的磁力机械式氧分析仪均带有温度控制系统，以维持检测部件在恒温条件下工作。
   ③无论是短时间的剧烈振动，轻微的持续振动，都会削弱磁性材料的磁场强度，因此，该类仪器多将检测器等敏感部件安装在防振装置中。当然，仪器安装位置也应避开振源并采取适当的防振措施。另外，任何电气线路不允许穿过这些敏感部分，以防电磁干扰和振动干扰。

6.3磁力机械式氧分析仪的检修

检修内容：

①更换光源；

②更换检测器；

③检查仪表的气密性。

④检查仪表的绝缘电阻；

⑤测量交流纹波电压；

⑥测试计算反馈增益；

6.4调零方法

一般的分析器都是以电的形式调节零位，而磁力机械式氧分析仪却是以机械方式调节零点，称为机械调零。其实质是保证气样不含氧时硅光电池对左右两块的光照面积相等，仪器输出为零，为此，测量池可以转动到一个合适的位置固定之，使反射光束以恰当的角度照射在光电池上，这可称为粗调。另外通过机械调节螺钉改变光电池的位置，仔细调整，称之为细调。

在装拆测量池和更换专用光源灯泡，仪器长期运行、测量过程中组分的变化、环境的变化等情况下需进行调零操作。

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