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磁氧與激光氧分析儀:ADEV技術下的原理揭秘與性能較量|埃登威自動化系統(tǒng)設備(上海)有限公司

磁氧與激光氧分析儀:ADEV技術下的原理揭秘與性能較量

在氣體分析領域,ADEV磁氧分析儀與激光氧分析儀以其獨特的工作原理和各自的優(yōu)勢,成為了工業(yè)測量中的兩大重要工具。以下,我們將對這兩種分析儀的原理進行深度剖析,并對它們的性能進行對比。

一、ADEV磁氧分析儀的工作原理磁氧與激光氧分析儀:ADEV技術下的原理揭秘與性能較量

ADEV磁氧分析儀的核心在于其磁氧傳感器,該傳感器巧妙地利用了氧氣具有順磁性的物理特性,能夠?qū)⑵鋸谋姸鄽怏w中有效區(qū)分開來。在傳感器的氣室內(nèi),兩個充滿氮氣的玻璃球(形象地被稱為“啞鈴”)被巧妙地安裝在兩個磁極之間,并固定在一個可轉動的同軸支架上。當被測氣體中的氧氣被吸入磁場時,會受到磁場的作用力,從而對支架產(chǎn)生一個力矩。這個力矩的大小與氧氣含量之間呈現(xiàn)出一種線性關系。

為了準確測量氧氣含量,傳感器采用了“非平衡”測量系統(tǒng)。首先,通過通入氮氣來設定支架的零位。支架中間的鏡子能夠?qū)⒐庠捶瓷涞焦怆妭鞲衅魃希瑥亩x出支架的偏轉位移。當氧氣進入傳感器時,會對支架產(chǎn)生扭矩,導致支架發(fā)生偏轉。此時,光電傳感器會將信號反饋到線圈中,產(chǎn)生一個反饋電流。這個反饋電流在線圈的作用下,會對支架產(chǎn)生一個恢復原來平衡的扭矩。反饋電流的大小與被測氣體的體積磁化率成正比,因此,通過計算反饋電流的大小,就可以得出氧氣分壓的比例關系,從而準確測量出氧氣含量。磁氧與激光氧分析儀:ADEV技術下的原理揭秘與性能較量

此外,這個電磁反饋系統(tǒng)還使得支架更加穩(wěn)固,因為增加了固有頻率,支架能夠快速從震動中恢復平穩(wěn),進一步提高了測量的準確性。

二、ADEV激光氧分析儀的測量原理

與磁氧分析儀不同,ADEV激光氧分析儀采用了先進的TDLAS技術(可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術),這是一種高分辨率的光譜吸收技術,被譽為當今市場上的**技術之一。

激光測氧的原理基于朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律,通過測量激光束在樣氣中的衰減來得出氧氣含量。激光器的波長被調(diào)整到特定值,以感應激光中的氧氣。因此,測量到的衰減量僅針對通過光束的氧氣含量的衰減。為了降低激光噪聲對測量的影響,采用了調(diào)制光譜技術,通過高頻調(diào)制來顯著降低激光器的1/f噪聲。同時,通過給相敏探測器(PSD)設置較大的時間常數(shù),可以獲得很窄帶寬的帶通濾波器,從而有效壓縮噪聲帶寬,提高檢測靈敏度。

三、激光氧分析儀與磁氧分析儀的優(yōu)缺點對比

3.1 磁氧分析儀的優(yōu)缺點

  • 優(yōu)點:磁氧分析儀不受被測氣體導熱性變化和密度變化的影響,具有較高的測量精度、低誤差和高靈敏度。同時,其測量穩(wěn)定性強,能夠在較長時間內(nèi)保持準確的測量結果。磁氧與激光氧分析儀:ADEV技術下的原理揭秘與性能較量
  • 缺點:然而,磁氧分析儀也存在一些局限性。例如,如果樣氣中存在強逆磁性氣體組份,會引起較大的測量誤差。此外,磁氧分析儀對樣氣壓力和溫度變化敏感,需要在測量時穩(wěn)定樣氣的壓力和溫度。同時,磁氧分析儀對震動和電磁干擾也較為敏感,需要采取相應的防振避震和電磁屏蔽措施。

3.2 激光氧分析儀的優(yōu)缺點

  • 優(yōu)點:激光氧分析儀則不受背景氣體的影響,更加耐受粉塵與視窗污染的影響。它能夠自動修正壓力、溫度對測量的影響,適合于惡劣工業(yè)環(huán)境應用。激光氧分析儀的測量精度高、響應速度快(*快1秒即可出數(shù)據(jù)),可靠性高。
  • 缺點:盡管激光氧分析儀具有諸多優(yōu)點,但在強粉塵工況下,其透光率會受到較大影響,導致測量效果變差。因此,在強粉塵環(huán)境下使用時,需要設置吹掃單元對發(fā)射和接收單元的光學視窗進行吹掃。

3.3 安裝與預處理要求

  • 安裝方式:磁氧分析儀沒有原位安裝方式,只能采用現(xiàn)場支架安裝或安裝在分析柜、分析小屋內(nèi)。而激光氧分析儀則既可以原位安裝,也可以采用現(xiàn)場支架安裝或安裝在分析柜、分析小屋內(nèi)。磁氧與激光氧分析儀:ADEV技術下的原理揭秘與性能較量
  • 預處理要求:磁氧分析儀對預處理要求較高,尤其是樣氣壓力和流量方面。而激光氧分析儀則采用光學原理進行測量,響應速度極快,對預處理要求較低。它耐腐蝕、抗干擾性強,對樣氣壓力和流量要求一般。

四、總結

綜上所述,激光氧分析儀與磁氧分析儀各有其獨特的優(yōu)勢和局限性。激光氧分析儀以其高精度、快速響應和原位安裝等優(yōu)勢,在工業(yè)測量中占據(jù)了一席之地。然而,在強粉塵工況下,激光氧分析儀的測量效果可能會受到影響。此時,磁氧分析儀則因其對粉塵的耐受性較高而更具優(yōu)勢。因此,在選擇氣體分析儀時,需要根據(jù)具體的工況和測量需求進行綜合考慮和選型。

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