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微量水分析仪设备的四种类型

2021-03-26 10:16
  微量水分析仪设备是用于检测水分的仪器,有电解法、阻容法、冷镜法、光纤法几种测量方法,量池可拆卸,维护方便。
 
  微量水分析仪设备主要分为四种类型
 
  1、电解法
 
  五氧化二磷传感器利用电解水分子为氢气与氧气原理。此传感器由一个玻璃材质的圆柱和两根并行的电极组成,根据具体应用来选择电极材质(通常由铂或铑金属丝制成),并在两根电极之间涂有很薄的一层磷酸H3PO4,在两电极之间出现的电解电流,使酸中的水分分解为H2和O2。此过程的最后产物是五氧化二磷,P2O5是高吸湿性物质,因此从氧气中吸收水分,通过连续的电解过程,样气的水分含量与电解后的水分是应该是平衡的。电极电流与氧气中水分含量成比例,信号经过仪器内部信号放大器处理,然后显示并数据读出。此原理用来测量所有气体。包括Cl2、HCl、H2S、H2SO4、HBr、SO2、SF6、CO2等气体和全部惰性气体,极少数会同磷酸发生化学反应的气体除外。
 
  P2O5探头适用于测量各种惰性气体、碳氢化合物或根据所选择的探头材质应用于HCl、Cl2或SO2等腐蚀性气体中。探头与氧气接触的材料可以是玻璃、铂或铑,其他材质也可以提供。
 
  样气以特别的传递方式流经探头,再结合一个高质量的界面。从而确保探头响应迅速和受干扰影响很小,这些设计对于很低的ppm级测量十分重要。流经探头的样气流速通常设置在20Nl/h(100Nl/h可选)。与分析仪的电气连接器为防水密封结构。用户可以十分容易地在五分钟内完成探头的再生工作。探头可以通过3个M4螺丝十分容易的安装在任何地方。
 
  优点:测试灵敏度高,适合非常微量的水/痕水测试,同时可以测量腐蚀性气体。
 
  缺点:传感器需要定期重涂,漂移较大,易受H2,O2等背景气影响。平衡时间长,响应慢。
 
  2、阻容法(电容法)
 
  利用一个高纯铝棒,表面氧化成一层超薄的氧化铝薄膜,其外镀一层多空的网状金膜,金膜与铝棒之间形成电容,由于氧化铝薄膜的吸水特性,导致电容值随样气水分的多少而改变,测量该电容值即可得到氧气的湿度。该方法的主要优点是测量量程可更低,甚至达-100℃,另一突出优点是响应速度非常快,从干到湿响应一分钟可达90%,因而多用于现场和快速测量场合;缺点是精度较差,不确定度多为±2~3℃。但随着各厂家的不断努力,该方法正在逐渐得到完善,例如,通过改变材料和提高工艺使得传感器稳定度大大提高,通过对传感器响应曲线的补偿作到了饱和线性,解决了自动校准问题。
 
  优点:反映速度快。
 
  缺点:精度较差。
 
  3、冷镜法
 
  让氧气流经露点冷镜室的冷凝镜,通过等压制冷,使得样气达到饱和结露状态(冷凝镜上有液滴析出),测量冷凝镜此时的温度即是氧气的露点。该方法的主要优点是精度高,尤其在采用半导体制冷和光电检测技术后,不确定度甚至可达0.1℃;缺点是响应速度较慢,尤其在露点-60℃以下,平衡时间甚至达几个小时,而且此方法对氧气的清洁性和腐蚀性要求也较高,否则会影响光电检测效果或产生‘伪结露’造成测量误差。
 
  优点:精度高。
 
  缺点:响应速度慢。
 
  4、光纤法
 
  该技术是20世纪末发展起来的一种新型测量技术,将微量水分析技术提高到了一个新的水平。光纤湿度传感器的表面为具有不同反射系数的氧化硅和氧化锆构成的层叠结构,通过先进的热固化技术,使传感器表面的孔径控制在0.3nm,0.28nm的水分子可以渗入。控制器发射出一束790-820nm的近红外光,通过光纤电缆传送给传感器,进入到传感器的水分子会改变光的反射系数,从而引起波长的变化,该变化量与介质的
 
  水分含量成相应的比例关系。通过测量接收到的光的波长,就可以得到介质的露点及水分含量。
 
  优点:精度高,免维护,非常稳定,可测量含H2S、HCL等的腐蚀性介质。
 
  缺点:传输光纤易折断,需要保护。