雙爐紅外碳硫分析儀檢測分析

摘 要

　　 雙爐紅外碳硫分析儀檢測系統的不穩定性直接影響被測物質分析結果的準確性。針對紅外碳硫分析儀的 結構特點，結合其工作原理 ，從工作電源、紅外光源、斬波馬達、紅外線檢測器、前置放大器、A／D轉換板等幾部分對不 穩定因素進行了分析探討，并提 出了解決問題的思路，對提高儀器的維護效率具有重要的指導意義。

　　 雙爐紅外碳硫分析儀可以用來檢測不同種類樣品如鋼鐵、合金、礦石、煤、陶瓷和無機物等材料中的C、S、O、N、H的元素含量。 儀器種類包括CS測定儀、ON測定儀、ONH測定儀、OH測定儀等。

1 引 言

　　紅外碳硫分析儀是冶金與機械行業重要的分析儀器之一 ，可快速分析鋼 、鐵、銅 、合金 、碳化合物 、礦石 、水泥、陶瓷 、玻璃等固體材料中的碳和硫。檢測系統是碳硫儀的心臟 ，保證檢測系統輸出(基線)穩定是非常重要的，但影響檢測系統不穩定因素很多 ，對操作和維修人員的技術要求也相應較高。分析與探討影響檢測系統的不穩定因素 ，對該儀器設備 的維護以及保障科研工作的正常開展具有重要的意義。

　　多年來 ，紅外碳硫分析儀檢測系統不穩定因素一 直是困擾許多用戶的難題 。經過長時間的研究與探 索，對這類設備維修積累了寶貴的經驗，為設備利用率的提高 ，科研與生產任務的順 利完成 ，以及紅外碳 硫分析儀的維護打下了良好的基礎 。

2 儀器工作原理

　　 樣品導入高頻爐，在燃燒爐高溫下通過氧氣氧 化，使得樣品中的碳和硫氧化為CO：、CO、SO：，所生成的氧化產物通過除塵和除水凈化裝置后被氧氣載入 到硫檢測池測定硫，含有 CO：,CO、SO：和0 的混合氣體一并進入加熱催化爐中，經過催化爐催化轉換 CO —c0 ，s0：一s0 ，這種混合氣體經過除硫試劑管后， 導入碳檢測池測定碳，殘余氣體通過分析儀排放到室 外。碳和硫檢測器輸出經前放、A／D轉換送入微機系 統進行數據處理，zui終得出碳和硫的百分含量。圖1 為紅外碳硫分析儀的原理框圖。

3 不穩定影響因素分析

　　被測物質信號與檢測系統中的工作電源輸出值 、 紅外源輻射功率、斬波馬達頻率 、紅外光檢測器 、A／D 模數轉換器、以及外部干擾因素都有很大關系，影響 其系統的原因如下 。

  工作電源

　　檢測系統工作電源有 ±15V、5．5V、24V、5V，它是保證檢測系統正常工作的先決條件 ，這部分電路工作狀況及輸出值不正常的原因為：

　　(1)部分器件老化 ，造成輸出值不穩定 ，紋波大。 正常情況電源輸出允許波動范圍應在 ±10％內，若超出范圍視為不正常。

　　(2)部分器件損壞無輸出或輸 出波形不對。通過 測量電路中主要工作點電壓與正常值進行對 比，可找 出損壞元件

  紅外光源

　　紅外光源發射的紅外輻射與光輻射功率成正比。 光輻射功率變化直接影響到信號輸出大小的變化，這 樣的變化將引起檢測器基線的變化 ，即紅外輻射有無或大小 ，檢測器基線將隨之反映出來¨J。引起紅外光源輻射信號變化的原因有以下幾種 ：

　　(1)光源逐漸老化，光輻射減弱，信號輸出低。碳和硫檢測器的基線輸出值也會逐漸降低，當低于正常 范 圍時儀器將報警 。

　　(2)光源加熱絲斷裂或脫焊，無信號輸出。測量光 源加熱絲電阻值是否正確(正確值一般為5Q左右)。

　　(3)光源加熱絲虛焊及電源插頭氧化導致接觸不 良。由于接觸電阻發生變化 ，信號輸出忽高忽低變化值特別大，這種情況往往被人們忽視 。 

  斬波馬達

　　斬波馬達是將光信號調制成具有一定頻率的信 號送人到檢測器 ，這樣設計是把紅外光信號斬波成方 波信號，確保信號經電路放大后的穩定性。因此，馬達工作不正常 ，將 引起檢測器 信號輸 出小甚至無 輸 出，主要有以下原因 ：

　　(1)斬波馬達不轉動；其一是工作電源故障，其二 是斬波馬達轉動軸卡住 。

　　(2)由于馬達長期轉動磨損，軸套間隙大，馬達葉 片轉動不穩定 ，甚至葉片碰到檢測池池壁受阻 、卡住 。

　　(3)斬波馬達工作調制頻率脫離正常值，引起通過 光孔的光忽大忽小 ，檢測器的接收信號波動甚至為零。

  紅外線檢測器

　　紅外線檢測器是氣體分析儀的關鍵部件，通過紅 外線輻射把光信號轉換成電信號，正常工作情況下應保證環境溫度穩定，避免干擾信號。易出現的情況是：

　　 (1)器件損壞無輸出信號。
　　 (2)器件老化靈敏度低 ，輸出信號噪聲大。 
　　 (3)器件焊點氧化、虛焊接觸不良，輸出信號不穩 定 。 

  前置放大器

　　前置放大器將檢測器輸出的微弱信號進行放大、 濾波、直流放大。該系統每部分的微小變化都將引起 放大器 的變化 J，zui 易發 生 的問題 主要 有 以下幾 方 面 。

　　(1)號放大器性能下降。檢查時應主要關注 濾波電容 ，接地是否良好 。

　　(2)調零電位器、增益調節電位器接觸不良。使 用一段時間后將電位器左右旋轉幾下，確保接觸 良 好 。

　　(3)四運放放大器放大倍數 降低，造成后續分析 結果偏低 。 

  A／D轉換板

　　電壓信號通過 16轉 1芯片進行信號采集，再經 A／D芯片轉換為數字信號并送人計算機進行處理 ，這 個過程易產生干擾信號，導致系統監視窗口觀察工作 條件 、樣 品檢測積分過程 及計算受 到影 響，主要原因 是 ：

　　(1)A／D轉換板 的器件老化質量下 降，造成干擾 信號增加，數字信號紊亂。

　　(2)儀器接地不好，外界干擾信號，導致采集數據遺漏。

　　(3)A／D轉換板與總線插槽接觸不 良，導致采集數據丟失。

4 結 論

　　通過對不穩定影響因素的分析 ，對 電子器件 老 化、性能下降所帶來的信號輸出值不穩定或無輸出， 紋波大，輸出信號噪聲大，采集數據遺漏或丟失等一 系列問題的解決及提高設備的利用率起到重要的作用 。