紅外碳硫分析儀檢測系統的不穩定影響因素原因分析

　　紅外碳硫分析儀是冶金與機械行業(yè)重要分析儀器之一，可快速分析鋼，鐵，銅，合金，碳化合物，水泥，陶瓷，礦石，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(xiàn)）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(shù)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(kāi)展具有重要的意義。

　　多年來(lái)，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(hù)的難題。經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的研究與探索，對這類(lèi)設備維修積累了寶貴的經(jīng)驗，為設備利用率的提高，科研與生產(chǎn)任務(wù)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(guò)氧氣氧化，使得樣品中的碳和硫氧化為C02，C0，S02，所生成的氧化產(chǎn)物通過(guò)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CO2，CO，SO2和O2的混合氣體一并進(jìn)入加熱催化爐中，經(jīng)過(guò)催化爐催化轉換CO->CO2，SO2->SO3，這種混合氣體經(jīng)過(guò)除硫試劑管后，導入碳檢測池測定碳，殘余氣體通過(guò)分析儀排放到室外。碳和硫檢測器輸出經(jīng)前放，A/D轉換送入微機系統進(jìn)行數據處理，最終得出碳和硫的百分含量。

　　3 不穩定影響因素分析

　　3.1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：

　?。?）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(dòng)范圍應在±10%內，若超出范圍視為不正常。

　?。?）部分器件損壞無(wú)輸出或輸出波形不對。通過(guò)測量電路中主要工作點(diǎn)電壓與正常值進(jìn)行對比，可找出損壞元件。

　　3.2紅外光源

　　紅外光源發(fā)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(xiàn)的變化，即紅外輻射有無(wú)或大小，檢測器基線(xiàn)將隨之反映出來(lái)。引起紅外光源輻射信號變化的原因有以下幾種：

　?。?）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(xiàn)輸出值也會(huì )逐漸降低，當低于正常范圍時(shí)儀器將報警。

　?。?）光源加熱絲斷裂或脫焊，無(wú)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(fā)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。

　　3.3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(jīng)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(wú)輸出，主要有以下原因：

　?。?）斬波馬達不轉動(dòng);其一是工作電源故障，其二是斬波馬達轉動(dòng)軸卡住。

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

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

　　3.4紅外線(xiàn)檢測器

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

　?。?）器件損壞無(wú)輸出信號。

　?。?）器件老化靈敏度低，輸出信號噪聲大。

　?。?）器件焊點(diǎn)氧化，虛焊接觸不良，輸出信號不穩定。

　　3.5前置放大器

　　前置放大器將檢測器輸出的微弱信號進(jìn)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，最易發(fā)生的問(wèn)題主要有以下幾方面。

　?。?）微信號放大器性能下降。檢查時(shí)應主要關(guān)注濾波電容，接地是否良好。

　?。?）調零電位器，增益調節電位器接觸不良。使用一段時(shí)間后將電位器左右旋轉幾下，確保接觸良好。

　?。?）四運放放大器放大倍數降低，造成后續分析結果偏低。

　　3.6 A/D轉換板

　　電壓信號通過(guò)16轉1芯片進(jìn)行信號采集，再經(jīng)A/D芯片轉換為數字信號并送人計算機進(jìn)行處理，這個(gè)過(guò)程易產(chǎn)生干擾信號，導致系統監視窗口觀(guān)察工作條件，樣品檢測積分過(guò)程及計算受到影響，主要原因是：

　?。?）A/D轉換板的器件老化質(zhì)量下降，造成干擾信號增加，數字信號紊亂。

　?。?）儀器接地不好，外界干擾信號，導致采集數據遺漏。

　?。?）A/D轉換板與總線(xiàn)插槽接觸不良，導致采集數據丟失。

　　4 結論

　　通過(guò)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(lái)的信號輸出值不穩定或無(wú)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(wèn)題的解決及提高設備的利用率起到重要的作用。