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技術(shù)指標(biāo)

1、測量范圍:

碳:0.0001%-10.0000%(可擴(kuò)至99.999%)

硫:0.0001%-2.000%(可擴(kuò)至99.999%)

2、準(zhǔn)確度及精密度:

準(zhǔn)確度:碳符合ISO9556-94標(biāo)準(zhǔn)

硫符合ISO4935-94標(biāo)準(zhǔn)

精密度:符合國家計量檢定規(guī)程JJG395-97標(biāo)準(zhǔn)

3、分析時間:25-60秒可調(diào),一般在35秒左右

4、最小讀數(shù):0.00001%

5、電子天平:稱量范圍:100g以上

讀數(shù)精度:0.001g(可選配精度為0.0001g的電子天平)

技術(shù)要求

1、工作環(huán)境:室內(nèi)溫度10-30℃

相對濕度小于75%

2、電源:要求接地良好

電壓AC220V±5%

頻率50Hz±2%

3、氧氣:純度≥99.5%

輸入壓力0.18MPa±5%

載氧壓力0.08MPa±2%

4、動力氣:氧氣

輸入壓力0.18MPa±5%

5、氣體流量:頂吹氧流量1.0-2.0L/min

分析氣流量3.0-4.0L/min

6、干燥劑:高效變色干燥劑

高頻紅外碳硫分析儀高頻燃燒爐配合紅外碳硫分析儀能快速、準(zhǔn)確地測定鐵合金、高中低鋼、錳鋼、鑄造用材料、灰、球鐵、礦石、硅鐵、錳鐵、鎳鐵、個鐵等各種材料。該產(chǎn)品采用國際、國內(nèi)先進(jìn)技術(shù),是集光.機(jī)、電、計算機(jī)、分析技術(shù)于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品,多項(xiàng)技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先,分析碳硫兩個元素各16個通道,共32個通道可任意搭配,選擇范圍寬。整機(jī)采用臺灣進(jìn)口電磁產(chǎn)供銷,關(guān)鍵部件均采用高質(zhì)量元件,保證了儀器的穩(wěn)定性和高品質(zhì)。

主要技術(shù)參數(shù)

1、測量范圍:碳:0.0001-10.0000%(可擴(kuò)至99.999%)

硫:0.0001-0.3500%(可擴(kuò)至99.999%)

2、分析時間:一般在35秒左右(不含取樣、稱樣時間)

3、分析誤差:碳符合ISO9556-89標(biāo)準(zhǔn)硫符合ISO4935-89標(biāo)準(zhǔn)

4、燃燒功率:2.5KVA-3.5KVA(可調(diào))

5、震蕩頻率:20MHZ

6、工作電源:220V±5%50HZ±2%

7、具備靈活的視窗操作系統(tǒng)

主要性能特點(diǎn)

1、采用低噪聲、高靈敏度、高穩(wěn)定性的紅外探測器。

2、整機(jī)模塊化設(shè)計,提高了儀器的可靠性。

3、電子天平自動聯(lián)機(jī)。

4、WINDOWS全中文操作界面,操作方便,易于掌握。

5、軟件功能齊全,提供文件幫助、系統(tǒng)監(jiān)測、通道選擇、數(shù)理統(tǒng)計、結(jié)果校正、斷點(diǎn)修正、系統(tǒng)診斷等四十多項(xiàng)功能。

6、動態(tài)顯示分析過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和碳、硫釋放曲線。

7、測量線性范圍寬,并可擴(kuò)展。

8、高頻電路設(shè)計合理,高頻爐功率可調(diào),適合于不同材質(zhì)樣品分析要求。

9、爐頭自動清掃裝置,可減少粉塵對分析結(jié)果的影響。

10、爐頭加熱裝置,使硫的轉(zhuǎn)化率趨于一致,提高了硫測定的穩(wěn)定性。

11、測量線性范圍寬,并可擴(kuò)展。

技術(shù)要求

1、工作環(huán)境:室內(nèi)溫度10-30℃

相對濕度小于75%

2、電源:要求接地良好

電壓AC220V±5%

頻率50Hz±2%

3、氧氣:純度≥99.5%

輸入壓力0.18MPa±5%

載氧壓力0.08MPa±2%

4、動力氣:氧氣

輸入壓力0.18MPa±5%

5、氣體流量:頂吹氧流量1.0-2.0L/min

分析氣流量3.0-4.0L/min

6、干燥劑:高效變色干燥劑

參見高頻紅外碳硫分析儀結(jié)構(gòu)框圖。框圖中深黑色線連接的是電路系統(tǒng),淺黑色線連接的是氣路系統(tǒng),虛線方框內(nèi)所示的是裝在屏蔽恒溫箱中的部件。

CO2、S O2等極性分子具有永久電偶極矩,因而具有振動、轉(zhuǎn)動等結(jié)構(gòu)。按量子力學(xué)分成分裂的能級,可與入射的特征波長紅外輻射耦合產(chǎn)生吸收,朗伯-比爾定律反應(yīng)了此吸收規(guī)律。

I=I0exp(-aPL)

式中:I0——入射光強(qiáng)

I——出射光強(qiáng)

a—— 吸收系數(shù)

P——該氣體的分壓強(qiáng)

L——分析池的長度

HCS-500型紅外碳硫分析儀利用了CO2及SO2分別在4.26μm及7.4μm處具有較強(qiáng)吸收帶這一特性,通過測量氣體吸收后的光強(qiáng)變化量,分析CO2及SO2氣體濃度百分含量,間接確定被測樣品中的碳、硫元素的百分含量。

分析室包括紅外光源、反射鏡、調(diào)制盤、吸收池、濾光片和探測器。紅外光源用電加熱到800℃左右產(chǎn)生紅外輻射光,經(jīng)調(diào)制器把光信號調(diào)制成80Hz的交變信號入射到吸收池,該紅外光經(jīng)吸收池中的CO2及SO2 氣體吸收后,再經(jīng)過窄帶濾光片濾去除上述波長外的其它光輻射的能量,入射到探測器上,則探測器上測到的是與CO2及SO2氣體濃度相對應(yīng)的光強(qiáng),經(jīng)過探測器光電轉(zhuǎn)化為電信號,放大后輸出模擬量信號,經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后,通過USB通信口送上位微機(jī)歸一化處理,積分反演為碳硫元素的百分含量。

HCS-500型高頻紅外碳硫儀的分析流程為:分析時先在電子天平上稱得樣品重量,輸入微機(jī),也可通過鍵盤輸入,加入助熔劑后送進(jìn)高頻爐燃燒室,開始分析,第一階段為吹氧階段,首先打開相應(yīng)電磁閥,按分析流程通氧氣,目的清除管道內(nèi)殘留的CO2及SO2氣體,當(dāng)CO2及SO2 氣體含量為零時,被測氣體分壓強(qiáng)P為零,這時采到信號為純氧條件基準(zhǔn)信號V0;第二階段為分析釋放階段,打開高頻爐,加熱樣品到釋放溫度,這時樣品在高溫富氧條件下立即氧化生成CO2及SO2氣體,由氧氣作載氣輸送到吸收池,放大器輸出信號隨被測氣體濃度增加而減少,經(jīng)歸一化處理后,對每個數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化定標(biāo),分析結(jié)束后對線性定標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行面積積分、乘以系數(shù)、除以樣品重量,扣除空白獲得樣品中碳、硫元素的百分含量。

科果HCS-500型高頻紅外碳硫分析儀在紅外吸收信號的數(shù)字采樣單元部分,采用了行業(yè)通用的高穩(wěn)定可靠的24bitΔΣ的CS54XX系列芯片作為數(shù)字采樣的核心芯片,該芯片可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)16K/s的采樣頻率,數(shù)據(jù)采樣快速高效。該芯片內(nèi)部自帶ΔΣ計算單元,數(shù)字比較濾波器和高通濾波器,可以有效地過濾采樣過程中的雜質(zhì)信號。

在采樣芯片的外圍電路設(shè)計上我們獨(dú)家采用了高精度的電壓基準(zhǔn)芯片提供給采樣用的比較電壓,完全改善了以往設(shè)計中由于線形電源紋波變化導(dǎo)致的采樣數(shù)據(jù)的個體漂移。

在對采樣芯片的控制和數(shù)據(jù)讀取上我們摒棄了以往產(chǎn)品通過普通的8051單片機(jī)軟件程序控制的方式,采用了電路設(shè)計最流行的大規(guī)模FPGA芯片設(shè)計技術(shù)和快速光藕隔離技術(shù),我們設(shè)計了對采樣芯片的硬件處理過程的算法,從而可以實(shí)現(xiàn)對采樣芯片的高速采集和高速控制。并且這種設(shè)計使得對采集芯片的控制完全不需要占用CPU的處理時間,徹底解決了以往設(shè)計中由于CPU采集數(shù)據(jù)處理不及時帶來的數(shù)據(jù)缺失和與PC軟件通信過程異常中斷(USB中斷)的相關(guān)問題。

科果HCS-500型高頻紅外碳硫分析儀為了實(shí)現(xiàn)儀器的高性能處理能力,我們不再采用以往設(shè)計用的簡單價廉的主頻只有22M的8051單片機(jī),以上8位的8051單片機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足儀器所需要的實(shí)時處理速度�？乒鸋CS-500型高頻紅外碳硫分析儀的中央數(shù)據(jù)處理單元獨(dú)家采用處理主頻高達(dá)200Mhz的高性能工業(yè)級ARM9處理器,內(nèi)存和閃存都采用了32M存儲空間的高速芯片。我們在處理器軟件設(shè)計上采用了開源的Linux實(shí)時操作系統(tǒng),控制軟件設(shè)計上采用基于面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法,保證了程序的最優(yōu)化和高可靠性。在處理器與采樣芯片接口上使用FPGA作為中間驅(qū)動芯片和數(shù)據(jù)緩沖器,對外部控制閥門采用FPGA實(shí)現(xiàn)了并行處理緩沖器驅(qū)動快速隔離光藕控制相應(yīng)的端口。由于我們采用了高速的CPU和采集芯片使用FPGA的硬件處理,所以該儀器將分析采樣次數(shù)提高到每秒10萬次以上,而現(xiàn)有其它儀器使用8位8051系列單片機(jī)的采樣次數(shù)一般為8000/16000次。

高速的CPU將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)分析,將數(shù)據(jù)進(jìn)行逐次逼近和概率統(tǒng)計計算,然后把得到的有效數(shù)據(jù)存入32M的大容量SDRAM中。

高頻紅外碳硫分析儀在行業(yè)上率先推出了融合高速USB和以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的雙通訊接口。較現(xiàn)有其他基于低速串口和部分廠家的USB單接口的儀器可以更好的提供便利的現(xiàn)場安裝。該儀器在使用高速USB和以太網(wǎng)與PC進(jìn)行通信上由于采用了Linux操作系統(tǒng)經(jīng)過驗(yàn)證的底層驅(qū)動,所以儀器分析通信過程中保證了通訊的高穩(wěn)定和數(shù)據(jù)的可靠性。這和現(xiàn)有一些儀器采用8051單片機(jī)驅(qū)動USB芯片的簡易通信方式有技術(shù)上的本質(zhì)區(qū)別,低速的8051單片機(jī)在同時分析采樣數(shù)據(jù)和處理USB協(xié)議時會出現(xiàn)處理中斷的情況,這就是現(xiàn)有一些儀器容易出現(xiàn)的USB通訊中斷的原因。而高頻紅外碳硫分析儀采用的是具有16級流水線結(jié)構(gòu)的ARM9處理器和實(shí)時多任務(wù)Linux操作系統(tǒng),保證了通信和數(shù)據(jù)采集過程的并行處理能力,軟件設(shè)計上采用了多線程多任務(wù)處理技術(shù),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)臅r間誤差在us級。在采集數(shù)據(jù)傳輸控制中我們依靠底層CPU的高實(shí)時性進(jìn)行獨(dú)立采樣,對數(shù)據(jù)處理采用了底層數(shù)據(jù)隊(duì)列緩沖技術(shù)、多數(shù)據(jù)校驗(yàn)冗余技術(shù)。使得數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)的分布和數(shù)量不再受數(shù)據(jù)傳輸而影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。儀器如果采用PC機(jī)的連續(xù)定時采集方法來采集分析數(shù)據(jù)點(diǎn),而由于PC上的桌面操作系統(tǒng)都是非實(shí)時系統(tǒng),所以采集數(shù)據(jù)上都會出現(xiàn)采樣點(diǎn)的間隔時間的大小偏移,這樣必然導(dǎo)致分析結(jié)果的不確定性。高頻紅外碳硫分析儀為避免這種弊端提出了全新的設(shè)計思想,完全實(shí)現(xiàn)了采樣點(diǎn)的高實(shí)時性和采樣點(diǎn)的時間間隔的準(zhǔn)確性。在傳輸協(xié)議上通過PC上位機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用軟件不斷請求數(shù)據(jù),底層系統(tǒng)將處理好的隊(duì)列緩沖數(shù)據(jù)實(shí)時組包發(fā)送。每一組數(shù)據(jù)包采用隊(duì)列鏈表結(jié)構(gòu),以免數(shù)據(jù)傳輸缺失或錯誤。

1、快速輸入、人機(jī)交互更便捷。

對于需要用戶輸入的數(shù)據(jù)或指令,諸如"分析方法"的選擇、樣品的選擇、樣品重量的鍵入等人機(jī)交互的操作,直接列于主界面,主要用戶可以快速選擇或輸入數(shù)據(jù)。

2、人性化設(shè)計,參數(shù)設(shè)置靈活方便。

例如在高頻功率曲線的設(shè)置上采用"熱點(diǎn)"拖拽的方法,即用鼠標(biāo)單曲線上的某個熱點(diǎn)(圖中小紅點(diǎn)),可以進(jìn)行拖拽設(shè)置不同類型的功率曲線。而且還可以對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精確修改、增加、插入、刪除等編輯操作。

3、采用"分析方法"概念。

對分析參數(shù)而言,舍棄傳統(tǒng)的"通道"的概念,采用"分析方法"這個概念,使用戶更容易理解。而且分析方法的新建、修改、刪除等都非常方便。

4、軟件功能強(qiáng)大。

在數(shù)據(jù)庫的管理上,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動存儲、擁有功能強(qiáng)大、多重過濾數(shù)據(jù)庫檢索引擎,工作曲線的同步顯示、存儲、放大及多重曲線的多層次比較、分析結(jié)果word報表輸出等幾十種功能。

線性化定標(biāo)新技術(shù)——多元非線性擬合方法

采用全量程范圍多元非線性擬合方法,以實(shí)現(xiàn)檢測范圍內(nèi)非常高的線性度。紅外碳硫分析儀是通過檢測CO2及SO2氣體對紅外輻射吸收量來分析物質(zhì)中的碳硫元素含量;線性化定標(biāo)是儀器數(shù)據(jù)中關(guān)鍵技術(shù),由于朗伯比爾定律是符合指數(shù)規(guī)律,又因紅外濾光片具有一定帶寬,氣體吸收系數(shù)不是常數(shù),因而要獲得積分面積線性化定標(biāo)是十分困難。我們經(jīng)過多年研究和實(shí)驗(yàn),終于在線性化定標(biāo)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了重大突破,在全量程范圍內(nèi)獲得非常高的線性度。

根據(jù)氣動原理,設(shè)計了恒壓恒流供氧、自動清掃爐頭、自動排塵,有效地減少粉塵對硫元素分析的影響。氣路部件包括電磁閥、氣缸、氣路管、氣路接頭全部采用意大利CAMOZZI氣動有限公司進(jìn)口元件,電磁閥壽命達(dá)百萬次以上,氣缸采用無油潤滑技術(shù),適用于惡劣現(xiàn)場環(huán)境,從根本上解決了國內(nèi)產(chǎn)品常見的氣路系統(tǒng)的可靠性和密封性難題。

整機(jī)采用模塊化一體化設(shè)計,高頻爐部分和紅外檢測部分實(shí)現(xiàn)隔離,減少高頻爐振蕩產(chǎn)生的電磁波對紅外信號的干擾;電源系統(tǒng)采用固態(tài)電源模塊,防塵、簡潔可靠;連線大多采用高頻屏蔽線,避免高頻干擾,提高了整個儀器電路的可靠性。

1、高頻爐輸入功率為2.5千瓦,選用3.5KW風(fēng)冷陶瓷功率管并使其工作在丙類工作狀態(tài),提高了功率輸出的穩(wěn)定性及元件壽命。

2、主振電容采用額定電流達(dá)一百安培的真空陶瓷電容,具有極低的介質(zhì)損耗、優(yōu)良的穩(wěn)定性,有效提高了可靠性及功率輸出的穩(wěn)定性。

3、采用高Q值鐵氧體芯表面具有高抗氧化鍍層的感應(yīng)線圈;設(shè)有冷卻風(fēng)道,加強(qiáng)冷卻風(fēng)扇功率,提高了功率元件的熱穩(wěn)定性。

1、根據(jù)樣品中碳硫元素釋放要求設(shè)置最佳熔樣溫度。

2、在高碳樣品分析時,可以通過調(diào)整高頻爐功率控制釋放速度提高分析精度。

3、在超低碳分析時通過程序升溫有效處理樣品表面吸附碳及坩堝中的碳空白的影響,提高低碳分析精度。

核心部件紅外檢測池選用高效、長壽命的貴金屬微型紅外光源及金屬反射鏡;調(diào)制系統(tǒng)采用單片機(jī)控制的高精度步進(jìn)電機(jī),達(dá)到了調(diào)制頻率的長期穩(wěn)定;采用紅外熱釋電固體光錐型傳感器、窄帶濾光片,使整機(jī)有極高的檢測靈敏度,可有效檢測ppm級的碳硫含量。

高頻紅外碳硫分析儀日常使用與維護(hù)保養(yǎng)

1、高頻紅外碳硫分析儀分析樣品所用的坩堝需要馬弗爐中加熱溫度升到1000度到1200度,恒溫2小時后,自然冷卻至一定溫度時,取出放干燥器中冷至室溫備用。

2、分析低含量樣品所用的鎢粒需在恒溫箱中,加熱至200度烘2小時后,取出在干燥器中冷卻后使用。

3、高頻紅外碳硫分析儀設(shè)置了高頻輸出功率調(diào)節(jié),在未打開儀器電源之前,用萬用表測試電網(wǎng)電壓后,將換檔開關(guān)撥至電網(wǎng)電壓基本一致的檔位上,開始調(diào)試儀器。方法是當(dāng)然界電網(wǎng)電壓為220V時,調(diào)至230V檔為減小輸出功率,調(diào)至210檔為增加輸出功率。

4、打開總氧氣閥門,打開儀器電源,按技術(shù)員所教操作。

5、每天儀器示打開電源前或分析200個樣品后,需清掃一次過濾網(wǎng)及整個爐腔。

6、每天應(yīng)檢查高頻爐正前方的干燥劑和脫脂棉。一旦發(fā)現(xiàn)干燥劑1/3變紅或結(jié)塊,都應(yīng)立即更換。脫脂棉長期使用1/3變黃后,也應(yīng)立即更換。更換時將旋轉(zhuǎn)試管下方的螺桿,使試管下降至能離開上端面為止,取出試管,更換后按原裝好擰緊,檢查不漏氣為止。

7、每月應(yīng)清洗過濾網(wǎng)一次,清洗方法是:按上述"清掃方法"取出過濾網(wǎng)后,再取出過濾網(wǎng)上、下兩只密封圈,將粉塵清掃后,放入超聲波清洗器中,在清洗槽內(nèi)加入蒸餾水和洗潔精。打開超聲波清洗器電源。30分鐘后取出過濾網(wǎng),用蒸餾水反復(fù)清洗后,用無水乙醇清洗。最后取出過濾網(wǎng)用電吹風(fēng)干或放入烘箱烘干,裝上、下O型密封圈,涂上真空硅脂,依照原位放置,檢查不漏氣為止。

10、高頻紅外碳硫分析儀使用時每季度應(yīng)檢查經(jīng)過壓緊閥內(nèi)部的硅橡膠管,若發(fā)現(xiàn)有老化或彈性不好時應(yīng)立即更換。