KR-HW2008型红外碳硫介绍
1、仪器概述
KR-HW2008型红外碳硫分析仪与GP2000型高频感应燃烧炉配套使用，能快速、准确地测定钢、铁、合金、有色金属、水泥、矿石、玻璃及其它材料中碳、硫两元素的质量分数。这套设备是集光、机、电、计算机、分析技术等于一体的高新技术产品，具有测量范围宽、分析结果准确可靠等特点。由于采用了计算机技术，仪器的智能化、屏幕显示的图、文及数据的采集、处理等都达到了目前国内先进水平，是诸多行业测定碳、硫两元素理想的分析设备。
1．1技术指标
测量范围：
碳：0.00001%-10.0000%(可扩至99.9999%)
硫：0.00001%-0.3500%(可扩至99.9999%)
准确度及精密度：
准确度：碳符合ISO9556标准
硫符合ISO4935标准
精密度：符合国家计量检定规程JJG395-97标准
分析时间：25-60秒可调，一般在35秒左右
*小读数：0.00001%
电子天平：称量范围：0-110g
读数精度：0.0001g
1．2要求
工作环境：室内温度：10-30℃
相对湿度：小于75%
电源：要求接地良好
电压AC220V±5%
频率50Hz±2%
氧气：纯度≥99.5%
输入压力 0.18MPa±5%
载氧压力 0.08MPa±2%
动力气：氮气或压缩空气（净化）
输入压力 0.20MPa±5%
气体流量：顶氧流量 1.0-2.0L/min
分析气流量 2.5-4.5L/min
干燥剂：高效变色干燥剂
过滤剂：石英棉
外型尺寸：检测部分1300×600×770mm
高频炉600×600×1200mm
2、结构及原理
2.1 仪器的组成
图（1）整机外型图
本仪器由红外检测系统、高频感应燃烧炉、计算机、打印机、电子天平等组成，见图（1）。
仪器的内部结构在下面单节中说明，这里不作介绍。
2.2 基本工作原理
2.2.1 红外检测原理
CO2、SO2等气体分子在红外光波段，具有选择性吸收谱图，当某此特定波长的红外光通过CO2或SO2气体后，能产生强烈的光吸收，此吸收规律可由朗伯-比尔定律得出。
IO(λ)=Ii(λ)(- α(λ)CL)…………………………(1)
由于探测器是将光信号转换为电信号，当探测器工作在线性区域内，则(1)可改写为：
VO(λ)=Vi(λ)(- α(λ)CL)…………………………(1)
式中：Ii(λ) 、Vi(λ)分别为特定波长λ的入射光强和对应的电信号值。
IO(λ) 、VO(λ)分别为通过吸收池后出射光强和对应的电信号值。
α(λ)为测定气体在特定波长λ的吸收系数。
图（2）分析池光路图
由上式可知，当选定某一特定波长并且确定了分析池（吸收池）长度时，由测量光强IO能换算出混合气体中被测气体的浓度，这就是红外吸收法能定量测量气体浓度的基本原理。本仪器选定的测量波长：CO2为4.26um，SO2为7.4um。
2.2.2 高频加热原理
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，舜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。
2.2.3 高频感应电路工作原理
打开面板上的电源开关，220V交流电压经电源滤波器LB1后分三路分别供整机工作，一路经滤波器LB2供轴流风机F工作，一路供灯丝变压器T2工作，一路经固态继电器K2控制供高压电路工作。当高频开关打开后，固态继电器K2打开，升压变压器T1的初级加入220V交流电压，次级输出高压，经高压整流堆V1-V4整流后产生直流高压供振荡管制阳极，此时C3、C4、L2组成LC振荡回路，燃烧加热开始。通过调整栅极电位器W，可改变栅极流，从而改变电路中的负反馈作用。当设定的燃烧时间一到，高压电源自动关闭，燃烧加热过程结束。详见图（3）电原理图。
图（3）高频感应电原理图
另外,电路中设有过时过流保护装置，一旦阳极电流超过0.7A，或者燃烧时间超过1分钟，电路自动切断高压电源并报警。听到报警声后，按下面板上的〖复位〗开关，报警声消除，机器恢复原工作状态，通过处理后可继续工作。
2.2.4 气路工作原理
图（4）气路原理图
图（4）为仪器的气路原理图，氧气经氧气瓶上端的减压阀，调节压力为0.18-0.2MPa送入仪器，供燃烧用，动力气一般采用氮气或压缩空气，供动力用。
动力气一路经压紧阀将排灰管压紧。一路通过自动清扫阀供自动清扫装置清扫石英管，一路通过升降阀供气缸升降。
燃烧用气通过总氧阀经净化炉净化干燥后分二路供仪器：一路经0-3 L/min流量计调节一定期流量后供顶吹氧。清洗过滤网时经清洗阀供除尘。一路经定值器调节，供载气用使用定值器的目的是为了使燃烧室内保持定压。样品通过加热通氧燃烧后产生的混合气体经脱脂棉除去粉尘，干燥剂除去水份，经气室入口阀进入硫池，再经0-5 L/min流量计进入碳池，*后经0-5 L/min流量计确定实际流量后经气室出口阀放空。
2.3 整机工作原理
2.3.1 整机工作原理见图（5），共分上、中、下三大部分，上部是气路系统，每个箭头表示气体流动方向；中部是一个虚线框，框中反应了整个气体分析室内由箭头所联系的光信号转换电信号的全过程；下部为电路控制系统。
图（5）整机框图
2.3.2 分析过程简述
将灼烧处理后的瓷坩埚放入电子天平，经过去皮重量后，放入试样，试样重量一般在1.000g以内，通过按键把样品重量存入微机，加入一定量的助熔剂，用镊子将盛有试样的坩埚移至高频感应炉的燃烧室，启动〖升炉〗开关，将气路密封后，仪器自动进行“分析”，在燃烧试样之前有一段吹氧过程，其目的是吹净气路中残留气体，使整个管路充满纯氧，因纯氧不吸收任何波长的红外光，此时测得（2）式中的Vi(λ)值。当吹氧时间结束后，即打开高频感应燃烧炉，在富氧条件下，试样达到充分燃烧，释放出二氧化碳和二氧化硫等混合气体。由于载气的作用，气体通过气路系统到达硫吸收池和碳吸收池，此时相应探测器上测得的信号分别为被测气体吸收后的电信号值（VO(λ)值），这些电信号值被放大，经前处理后输入对应的A/D芯片，它转换以每秒4次的测量速度，将所测的全部数据输入计算机，*后通过公式换算出被测气体的即时浓度，测量结束后将整个燃烧过程的浓度累加起来，经计算机处理后得出样品中碳、硫的百分含量。
3、配置
3．1高频感应燃烧炉：
u 加热方式：带燃烧控制功能的高频感应加热方式。
u 功率：输出功率大于2.5KW，选用风冷陶瓷功率管。
u 栅极电流：*高可达200mA，可任意设定，自动控制。
u 采用坩埚规格：直径φ23-φ25mm
u 清扫装置：配置自动清扫装置除尘装置。
u 气路系统:采用进口器件，稳定可靠、流量控制准确、密封性好。
3．2红外检测系统：
u 核心部件红外检测池选用高效、长寿命的铂金微型红外光源及金属反射镜。
u 采用单片机控制的航空级高精度步进电机，使用寿命10万小时以上。
u 高精度红外热释电探测器。
u 窄带滤光片、高精度采样卡。
u **级一体化模块电源。
3．3微机系统及软件：
u 品牌电脑：奔腾Pentinm4-2.8GHZ、256MB、80GB的硬盘，1.44MB软驱，17寸彩色纯平显示器。
u 支持WindowsXP中文操作系统的应用软件。
u 操作软件中文操作界面，报表功能标准配置（仪器软件自带），分析通道碳硫各大于8条，可自行编辑较为灵活的分析方法。
u 分析备件：可设定板极电流进行升温分析，可以任意设定积分时间及累计积分。
u 校正功能：2点或多点校正，具有对校正系数、校正曲线进行打印、删除以及分析结果可转用于校正、自动存储、适时显示、实时打印等功能。
u 自诊断功能：分析气路具有检漏及机械信号输出等功能，遇异常情况可及时报警。
u 分析数据统计处理：平均值、标准偏差、相对标准偏差等可对数据进行非连续选择，分析数据可及时进行网络传输，分析结果可随时转化成分析报告，数据输出配有RS-232C接口，可将分析数据传送到网络计算机上。
3．4输入、输出系统
u 电子天平：称量范围0-110克、称量精度0.0001克
u 打印机：惠普/三星激光打印机。
一、分析结果主屏幕
本仪器以分析过程所需的显示为主屏幕显示（见图一），各种功能显示采用在主屏幕上弹出所需尺寸窗口，显示相应的功能内容及当次分析结果。使操作者感到层次清楚，一目了然。
二、当次曲线
显示放大的当次碳硫吸收曲线。当次曲线可储存进入曲线库
三、通道参数显示
通道参数是分析过程中直接参与运算及控制用的主要参数，它直接影响分析结果的准确度，由于分析材料和碳硫含量高低的不同，在分析过程中碳、硫的释放也不相同，为了取得一致的分析结果，应根据材料选择不同的通道参数，才能确保分析结果的准确度。QL-HW2000B型红外碳硫分析仪共设置16个通道。测试碳用编号1-8通道和测试硫用编号1-8通道，每个通道共设6项内容，除参考是供用户识别各通道的标记，并不参与控制分析过程运算外，其他参数都会直接影响分析结果。
四、盘存数据显示
仪器每分析一个样品，程序自动将数据储存在硬盘中，按日期区分。用户如需查询以前的分析数据，只需选择〖盘存取显〗，根据提示输入年月日八位数字（年四位月两位日两位），即可调出当日所有分析结果。
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