Аппаратное обеспечение приборов и характеристики основных компонентов

Основные компоненты анализатора водорода напрямую определяют эффективность реализации принципа обнаружения, его снижение производительности или дефекты конструкции могут непосредственно привести к отклонению точности, общие факторы воздействия включают:

Анализаторы водорода (такие как теплопроводность, электрохимия, газовая хроматография, лазерное поглощение) с различными принципами производительности датчика / детектора зависят от различных основных компонентов, состояние которых является ключом к точности:

Теплопроводность (TCD): ядром является детектор термопроводящего бассейна, если термочувствительный элемент (например, платиновая проволока, вольфрамовая проволока) стареет, дрейф сопротивления, или загрязнение газового пути в термопроводящем бассейне, утечка воздуха, может привести к отклонению преобразования « разница в теплопроводности → электрический сигнал», особенно при измерении низкой концентрации (< 1%), ошибка значительна.

Электрохимическая формула: Зависимость от водородных датчиков (например, тип топливного элемента, тип каталитического сгорания), если активность электрода снижается (например, отравление катализатором), электролит высыхает, срок службы датчика истекает, может привести к ухудшению линейности сигнала реакции, появлению « низкого измеренного значения» или « нулевого дрейфа».

Лазерная абсорбция: ядром является лазерный излучатель и детектор, если длина волны лазера дрейфует (не выравнивается с пиком поглощения характеристик водорода), чувствительность детектора снижается, что приведет к отклонению « изменения силы света → расчет концентрации», особенно для измерения микроводорода (уровень ppm) оказывает большое влияние.

герметичность и чистота газопроводной системы

Утечка в газопроводе: если в трубопроводе входного образца, соединении, клапане есть небольшая утечка, которая может привести к проникновению воздуха (или несущего газа), концентрация водорода в разбавленном образце (или изменение состава газа в термопроводящем бассейне), особенно при отборе проб с отрицательным давлением или измерении низкой концентрации, утечка приводит к ошибке до 5% - 20%.

Загрязнение газовых путей: остаточное нефтяное загрязнение, влага, пыль в трубопроводе или « эффект памяти», который ранее измерялся в образцах с высокой концентрацией, может адсорбировать / высвобождать водород, что приводит к последующим низким концентрациям проб с высоким значением измерения (перекрестное загрязнение), например, загрязнение входного клапана газовой хроматографии водородного анализатора напрямую влияет на точность интегрирования пиковой площади.

Система обработки и калибровки сигналов

Стабильность схемы: модуль усиления сигнала прибора, преобразователь A / D, если на него влияют колебания питания (например, нестабильное напряжение) и электромагнитные помехи, может привести к шуму в сигнале обнаружения и снизить повторяемость данных (например, диапазон колебаний значений многократных измерений превышает требования точности).

Эффективность калибровки: если стандартная концентрация газа, используемая для калибровки, неточна (например, стандартный газ просрочен, ошибка приготовления) или процесс калибровки не стандартизирован (например, не полностью продувает газопровод, недостаточное количество точек калибровки), это может привести к смещению кривой калибровки прибора « Концентрация - сигнал», все последующие измерения основаны на неправильном эталоне, точность естественно снижается.

II. Эффект предварительной обработки образцов

Объектом измерения анализатора водорода является « предварительно обработанный пробный газ», и если образец не соответствует состоянию, требуемому прибором, даже если сам прибор имеет правильную точность, он выдает неправильный результат, основные факторы воздействия включают:

Компоненты помех в пробном газе, содержащие компоненты, аналогичные свойствам водорода или влияющие на принцип обнаружения, непосредственно мешают измерению:

Теплопроводность: если образец содержит гелий (He, тепловая проводимость близка к водороду), он может быть ошибочно включен в концентрацию водорода, что приводит к высоким измеренным значениям; Если он содержит газы с низкой теплопроводностью, такие как CO2 и CH, он разбавляет « относительную разницу в теплопроводности» водорода, что приводит к низким измерениям.

Электрохимическая формула: если образец содержит сульфид (H2S), окись углерода (CO), может отравить катализатор или электрод, что приводит к замедленной реакции датчика и снижению точности; Если он содержит кислород (Oneneneed), некоторые электрохимические датчики реагируют на Oneneneed одновременно, вызывая перекрестные помехи.

Лазерная абсорбция: если образец содержит пыль, водяной туман, он блокирует лазерный световой путь (рассеяние света), что приводит к снижению интенсивности света, получаемого детектором, и ошибочно оценивается как повышенная концентрация водорода (или не может быть обнаружена должным образом).

Давление и стабильность потока пробного газа Большинство анализаторов водорода имеют четкие требования к давлению и потоку входного образца (например, 0,1 - 0,5 МПа, 50 - 200 мл / мин):

Колебания давления: в термопроводящей формуле изменение давления изменяет молекулярную плотность газа, влияет на эффективность теплопроводности в теплопроводном бассейне, что приводит к колебаниям сигнала; В газовой хроматографии нестабильное давление изменяет скорость потока несущего газа, что приводит к смещению пикового времени водорода и интегральной ошибке пиковой площади.

Слишком большой / слишком малый расход: слишком малый расход может привести к тому, что образец задерживается в газопроводе слишком долго, запаздывает с реакцией и уязвим к остаточному загрязнению; Слишком большой расход может превышать способность датчика реагировать (например, электрохимический датчик не реагирует вовремя), что приводит к низким измерениям.

Температура и влажность пробного газа

Температура: тепловая проводимость чрезвычайно чувствительна к температуре (тепловая проводимость изменяется с температурой), если колебание температуры образца (например, внезапное изменение температуры окружающей среды) может привести к изменению разницы между базовой температурой и температурой образца в теплопроводном бассейне, что напрямую влияет на точность сигнала; При лазерной абсорбции изменение температуры влияет на коэффициент поглощения молекул водорода, что приводит к отклонению в расчете концентрации.

Влажность: Если образец содержит большое количество водяного пара (например, выхлопные газы топливных элементов, химический технологический газ), он конденсируется на поверхности датчика (например, короткое замыкание при влажности электрохимических электродов), блокирует газовые цепи или изменяет тепловую проводимость газа (тепловая проводимость водяного пара значительно отличается от водорода), что приводит к снижению точности.

III. Воздействие экологических условий

Рабочая среда анализатора водорода косвенно снижает точность, влияя на производительность оборудования и состояние образца, в том числе:

Температура и влажность окружающей среды

Температура: Модули цепей внутри прибора (например, усилители сигналов), датчики (например, термоконтрольные бассейны) чувствительны к температуре, и если температура окружающей среды превышает номинальный диапазон прибора (обычно 5 - 40°C), это может привести к дрейфу электронных компонентов, нестабильным характеристикам датчика, например, на каждые 10°C повышения температуры, дрейф нуля некоторых электрохимических датчиков может увеличиться на 2 - 5%.

Влажность: среда с высокой влажностью (например, RH > 85%) может привести к влажности внутренней платы прибора, коррозии, влияющей на передачу сигнала; Если окружающая среда раскрывается, водяной пар может проникать в газовые пути, образуя коррозионную жидкость с примесями в пробном газе (например, кислотные газы) и повреждая основные компоненты.

Электромагнитные помехи и вибрации

Электромагнитные помехи: Если рядом с прибором находится мощное оборудование (например, преобразователь частоты, двигатель, высоковольтная линия), генерируемое им электромагнитное излучение будет мешать сигналу цепи прибора, что приведет к появлению помех в сигнале обнаружения и уменьшит повторяемость данных (например, расширение диапазона колебаний значений многократных измерений).

Вибрация: Если прибор установлен в сильно вибрационном сценарии (например, рядом с оборудованием цеха, на движущемся транспортном средстве), это может привести к ослаблению разъема газового пути (утечка), смещению положения датчика (например, отклонение наведения лазерного передатчика на детектор), особенно на стабильность цилиндрической коробки газовой хроматографии, что приводит к нарушению выхода.

Качество воздуха в окружающей среде Если прибор используется для открытых измерений (например, для обнаружения содержания водорода в воздухе в помещении), если в окружающей среде присутствуют летучие органические соединения (ЛОС), пыль попадает внутрь через вентиляционные отверстия или пробоотборники прибора, датчики загрязнения или газовые пути, такие как ЛОС, адсорбируются на поверхности электрохимических датчиков, влияя на их селективную реакцию на водород.

Только комплексный контроль этих факторов может гарантировать, что анализатор водорода будет стабильно выводить высокоточные измерения в долгосрочной перспективе.