1、C600红外线气体分析仪器说明书一、 分析仪器简介1， 应用领域 C600红外线气体分析仪可以用于连续测量CO、CO2、CH4、SO2、NO等气体浓度，可同时测量其中的一个或多个气体成分。C600红外线气体分析仪是一种多通道、多组份分析仪。仪器采用了世界先进的红外气体检测技术。具有优良的稳定性、选择性和高灵敏度，可以广泛用于锅炉、电厂烟道气、化工流程、石化工业、冶金工业等领域，也可以用于实验室分析。2， 仪器的特点 （1） 可连续测量SO2、C2H4、C3H8 等气体浓度。（2） 可同时分析多个组份。（3） 多路4-20mA模拟输出及继电器接点输出。输出接线见附图3（4） 自动标定、故障自诊断
2、、数字通讯功能（5） 精度高、稳定性好（6） 菜单式操作，全中文液晶显示（7） ppm和mg/m3(8) 极短的预热时间5分钟（9） 仪器操作简单、快速设定和运行方便（10）使用空气自动仪器标定零点（）（11）仪器量程标定的时间间隔时间：根据环境条件每6-12个月作一次校准。（12）仪器控阵性能好，可车载使用。3 工作原理 C600 分析仪使用了两种不同的测量原理。（1） 红外线气体分析仪测量原理 这种原理基于不分光红外线吸收原理。利用一定的波长的红外光吸收。人们一直都知道： 很多材料能吸收红外辐射（由于分子内振动） 对任何一种材料，它的吸收能力随波长（它的吸收光谱）变化而变化，不同材料有不同
3、的吸收光谱， 红外气体传感器运作的基本原理是依靠对以上事实的发现。表1中显示了典型的红外光谱，包括一氧化碳、丙烷、己烷和二氧化碳。 表1： 吸收光谱 设计原理所有红外气体传感器都有基本的组成部分：一个红外源（即白炽灯），探头（如热电池，烟火探头），选择适当波长的方法（如光带通过干扰过滤器）和样本元件。辐射从辐射源通过样本元件和波长选择器。波长选择对传感器的相对选择性有相当大的影响。未被样本吸收的辐射被探头测出，对样本中目标气体的浓度值提供测量的结果。样本中的另一个探头（或渠道）被设置成另一种波长，不会被样本中任何可能出现的波长稀释，这通常被用来提供参考测量值。 另一个增强红外传感器表现的元件是
4、温度传感器。所有这些元件必须有温度附件来进行补偿，以提供准确的气体浓度值。温度传感器（通常是热敏电阻）应放在探头内或非常接近探头的地方。 红外传感器能在红外源和探头之间，为目标气体分子的测量提供有效的测量值。因而，输出信号不仅随气体浓度变化，而且受气压影响也会变化，即他们是部份压力设备。为保证测量的高精确性，必需提供气压补偿。这就说明了具有更长的光学路径的传感器（辐射距离从辐射源到探头）有更高的灵敏性，需要更低的力学范围但增加的决议。 如果目标气体是一种气体，固定光路设备又处于在恒定气压下，则输出信号（及信号/声音比率）会随着气体浓度增加成类似于指数衰变的趋势，即红外传感器是固定地非线性传感器
5、。测量的准确性随着气体浓度的增加降低。 上述对个组件的说明是非常典型的红外传感器，但在任何一个实用系统中都需要有支持电子。更常用的探测技术是使用放大设备来放大探头输出的极小的模拟信号，被放大的输出信号在被模拟过滤后能提高测量的准确性。 红外源还需要有一条电路，它通常通过波动来调节红外源的输出（可能以前的设计是使用固定照明和机械锤）。这使得射线散发强度呈周期性变化，并使得同步监测技术的使用成为可能。 为进行温度和气压补偿，通常会在一台微处理器里使用计算机系统。这首先要求将模拟信号转换成数字信号，然后补偿的数据会以某种形式传送给用户。 图2是一个典型的双渠道红外传感器概要图，及其独立的支持电子系统
6、。 Figure 2: Block schematic of high accuracy 2 channel infrared gas sensor 微小型红外原理气体传感器（非防爆）IR3xxx特征：按需配置，IR31BC测CO，IR32BC、IR33BC测碳氢化合物，和IR34BC测乙炔%LEL和%体积比测量适合用于有气体扩散隔膜，颗粒过滤器，防火焰和防爆封装扩散型气体采样低功耗自修正快速响应耐恶劣环境的外型设计补充催化燃烧和电化学传感器的不足。说明： 该红外传感器系列采用非色散红外原理来探测和监测气体的，这种不中毒的传感技术测量目标气体具有唯一、良好的高分辨吸收信号，常被用来鉴别目标气体
7、的存在和高精确的测量。使用适当的红外源，可以通过气体对于光吸收的分析来测量目标气体的浓度。 优点：可靠且维护成本低自动防故障工作一体化结构 IR3xxx系列是用于探测和监测CO、碳氢化合物和乙炔的，工作的湿度范围是0到100%RH，环境温度-10到 +50。适用于对于红外传感器尺寸有限制的工业安全场合，坚固的316S11不锈钢结构可抵抗大多数弱酸，长期暴露在硫化氢下无损害。传感器应该封装在扩散型颗粒过滤器之后，并且在防爆/防火层的内部或适当的火焰防止装置后。使用方法 外界气体通过传感器的一个底端颗粒型过滤器扩散到光学室内，内部的钽酸锂热电探测器提供输出信号，它随其表面热能的变化而改变。长寿命的
8、钨丝灯作为红外热源供给探测器，灯的电源电压必须是脉冲信号（如图1），最佳脉冲信号频率为4Hz 50%的占空比。 对光源的调制，背景干扰因素也可以降低和消除。探测器信号包含对于直流偏移电压的多阶响应。 使用两个红外探测器，测量用探测器内置过滤器，对于特殊气体较强的基本吸收谱段是透明的。这样允许用短的光通道，而且能够保持满意的分辨率，使得传感器结构紧凑。测量用探测器输出的峰-峰振幅波动会随光辐射通过气体的削弱而减小，参考探测器使用不同的过滤器，对此变化不敏感。通过两个探测器信号峰峰值的比值，用户能够辨别因环境和物质改变而使对应目标气体的输出信号的减小。比例吸收系数Fa由下面的关系式定义： Fa =
9、 1- S1/(R.S2) 其中：S1和S2分别为测量和参考探测器的输出峰峰值 R= S1/S2 S1和S2分别定义为标定时在没有气体，或者浓度为100%的N2气体环境下的S1和S2 的值 更为详细的有关传感器和信号处理，以及推荐电路可以参考e2v的红外传感器应用手册总之：气体分子对红外线的选择性吸收是红外气体分析仪的设计基础。CO、S O2等极性分子具有永久电偶极矩，因而具有振动、转动等结构。按量子力学分成分裂的能级，可与入射的特征波长红外辐射耦合产生吸收，不同的极性分子由不同的光谱吸收带，例如，CO的吸收峰在4.65m处，SO2的吸收峰在7.35m处.朗伯比尔定律反应了此吸收规律。 II0
10、ekcd 式中：I0红外辐射的初始能量； I红外辐射被气体吸收后的能量 k与气体及辐射波长有关的常数 c被测气体浓度 d辐射通过气体层的厚度。测量经吸收后红外光的强度便能计算出相应气体的浓度，这便是红外气体分析的理论根据。用利用固态红外传感器结合非色散红外原理来测量某一气体浓度的方法（CDIR固定分光型）有以下几个优点：1、相对于气体或电化学传感器的1-3年的使用寿命，CDIR方法使用寿命长（10年以上）。2、检测范围宽广，从0-100%。电化学只能检测到5%。3、传感器与被检测的气体没有接触，不纯在中毒的问题，适合检测带有腐蚀性的气体。4、检测速度快，该方法能实时给出检测数据，没有延迟时间（
11、仅取决于计算机的运算速度）；而其他传感器至少有30秒的延迟时间。5、一般国内生产一氧化碳气体检测设备的厂家所宣传的红外检测法(NDIR)是利用一种光声式气动检测器，遵循气体浓度变化转为红外能量再转化为气体体积变化最后转化为电量变化的原理，由于该循环中涉及气体体积参数，该方法的核心问题就是检测器的密封性，即使有微漏也会导致检测器失效，各厂家的NDIR检测器目前只能使用进口器件。而CDIR则不存在检测器漏气问题。111 红外光源 2 反射体 3 同步马达 4 切光器 5 样气室 6 前吸收室 7 后吸收室8 毛细管 9 为流量传感器红外光束通过过滤光片、样气到达检测器，在样气池与红外光源之间有一个
12、由同步马达带动的切光器，将红外光束变成交替的脉冲光源，如果样气池中有吸收，由微量传感器产生脉冲信号。检测部分是由前后两个吸收室组成。吸收带中心部分在检测器前吸收室首先吸收，而边缘部分则背后吸收室吸收。前后吸收室的吸收大致相同。前吸收室和后吸收室之间通过一个微流量传感器相连。（2） 氧浓度值测量原理氧传感器是根据燃料电池的原理工作的。氧在阴极和电解液分界层发生变化，氧浓度值跟两电极间产生电流成正比。4主要技术数据4.1测量范围 SO2 0-500ppm至0-20% CH4 0-500ppm至0-20%NO 0-500ppm至0-20% O2 0-500ppm至0-20%CO 0-1000ppm至
13、0-20% CO2 0-1000ppm至0-20%4.2每种被测组份可设2个量程，量程手动切换或自动切换可选，最大量程比1：104.3预热时间 5分钟4.4重复性 1%4.5线性误差 1% FS4.6相应时间 20秒4.7稳定性 零点漂移1% FS/周期 量程漂移1% FS/周期4.8大气压力 每变化1% （允许的大气压力范围）2%4.9模拟输出 420mA DC4.10气体流量1.21.5L/min4.11使用环境 温度 +5-+45 相对湿度90%RH 大气压力 7001200mbar4.12电源 AC220V10% 500.5Hz 150VA4.13外形尺寸 483mm177mm315m
14、m4.14重量 10KG5，仪器构造5.2仪器的外形结构仪器前面板图 见附图11. 屏幕显示2. 流量计3. PUMP泵开关4. CAL零点标定5. ESC返回到前一状态6. “减少”或“向下翻页”功能编号7. “增加”或“向上翻页”功能编号8. 设定数字的下一位选择9. OK确认按钮仪器面板图 见附图1仪器后面板图示 见附图2二、 仪器的安装1. 开箱检查把仪器从包装箱取出前，要检查包装箱有无损坏2. 仪器的安装C600红外线气体分析仪用于流程分析是应安装在尽可能靠近取样点的位置。以减少滞后时间。仪器应避免安装在有强烈震动的地方。及避免阳光直射。仪器应安装在环境清洁、通风良好的地方，其环境温
15、度为040，相对湿度90%。本仪器为非防暴型电器设备，禁止在有爆炸危险的场所使用。采用盘架安装本仪器时，将轻轻放入仪表盘开孔柜内，由下面安装板托起，并用4只M5的螺钉固定。三、 仪器的启动 说明:仪器在严格按照上一章“仪器安装”各步骤进行完毕后，方可接通电源，启动。 本仪器是智能仪器，接通电源，5分钟预热后仪器进行一次零点校正，运行30分钟再自动进行一次调零校正，以后处于测量状态，可正常使用。CO2分析仪其量程3%的，仪器在预热过程中必须先通零点气，零点气为惰性气体（如N2）。如用空气作为零点气需要让空气经过碱石灰过滤器，以除去空气中约0.04%的CO2。 预热结束后一起进入测量。 仪器上电后
16、30分钟自动调零一次，以后的调零施加 及周期按主菜单的：自动调零设定“中的设定进行。四 菜单操作说明 C600红外气体分析仪为可选配多组分检测仪器，根据不同客户的要求而定1、上电后进入LOGO界面2、5秒后系统进入预热调整阶段这段时间有100秒3、预热结束后仪器进入测量状态 当组分为二氧化硫时 当为二氧化硫和氧气时 当为多组分时:根据实际需要，按“ ”键来控制泵的开和关。 若要手动调零时按“ ”键来控制，手动调零时仪器由“空气入口”抽进空气标定零点（即零点调整），时间为1分钟(可在菜单中设定)。（一氧化碳仪器量程03% ,请先由“1 inlet”通氮气在按“ ”键）4、菜单操作说明 （按“上下
17、”键可移动光标，按“确认”键可进入所选功能5、当光标在“气体参数”，再按“确认”键时，6、上下移动光标 如光标指向二氧化硫（点击确定）7、零点校正界面 根据实际需要，按“ ”键来控制泵的开和关。 根据设定的吹扫时间，完成后自动返回气体 “校正菜单”。7、气体校正界面，通过点击左右键来选择位,上下键更改数据8、点击“确认”后进入气体标定界面标定之后自动返回测量主界面。9、电压参数界面： 视为调试用参数注：其他三组分与一氧化碳操作类似。11、输出界面：12、模拟量输出界面：13、1号模拟量输出调整点击确认，有光标后可调整确认后光标消失，数据已存储注：其他三组模拟量调整与此类似。14、报警值设定界面
18、：15、1号报警值调整点击确定进入修改状态 左右移动光标，上下键修改定值点击确认保存16、系统参数：17、单位参数确定可调整单位，上下键调整单位，确认后可保存18、量程参数确定可调整：调整完之后，可确认保存。19、自动调整点击确认进入修改界面点击“上下”键可选择所要更改的参数，更改后点击“确认”可对参数进行保存。注明： 二氧化硫成份的百分含量模拟输出为第一通道。氧气成分百分含量为模拟量输出第二通道。一氧化碳成分百分含量为模拟量输出第三通道。氮氧化物成分百分含量为模拟量输出第四通道。五、仪器的使用与维护 仪器使用的注意事项1、 仪器220V供电，打开机壳、会有危险的电压存在要谨防触电！2、 被测
19、气体或标准气体有毒，有害，爆炸性气体时，一定要将气体排出室外，并保证室内通风良好。3、 仪器开机30分钟后，仪器自动进行一次调零，以后开始测量。因为只有经过这段时间后，仪器才能有很好的稳定性。这样整个仪器的预热的状态完成，此时仪器可达到最好的测量状态和测量精度。4、 仪器使用的电源插座必须接地良好。5、 若仪器屏幕过暗，可调节一起前面的电位器进行调整。为防止误操作，在测量状态下仪器按键按下后保持5分钟，其它状态保持1秒种，各功能键起作用。6、 经过一段时间以后，标准气体的精确度回下降。一旦超过了有效期，标准气体不能再用于校正分析仪。仪器的维护 1为了保证仪器的正常运行，用户必须定期对仪器进行取
20、样系统的检查和维护。这包括：（1） 定期对所有通气管和管接头检查，发现接头不严漏气，应及时处理。（2） 每年对仪器的维护工作期间应检查仪器气路的密封性。（3） 对一起内部气室入口端和出口端连接的安全过滤器的检查，发现过滤器污染要及时更换。（4） 仪器在使用过程中发现切光电机有噪声，则须更换电机，禁止向电机轴或轴承上加润滑剂。 2本仪器校正周期为半年。（具体时间见标准气体校正一节）六、仪器的运输与保管 1仪器在运输时，要防雨、防剧烈冲击。 2仪器应原箱存放在仓库保管，温度0-400C，相对湿度不大于85%，不应有腐蚀性物质存在。七、制造厂保证 在用户遵守保管和使用规则的条件下，从制造厂发货之日起14个月内，产品因制造质量不良而发生损坏或不能正常的工作是时，制造厂应无偿的为用户更换或维修产品零部件。
