CN206671193U - 一种高频红外碳硫分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高频红外碳硫分析仪，包括依次连接的取气模块、高频燃烧炉、分析室、AD采样电路以及计算机模块，所述AD采样电路的输出端连接控制系统；所述控制系统控制所述高频燃烧炉与所述高频红外碳硫分析仪的气路系统；所述分析室设置在屏蔽恒温箱中，所述分析室包括两排横向设置的二氧化硫吸收装置与二氧化碳吸收装置，所述二氧化硫吸收装置、二氧化碳吸收装置包括依次并排的红外光源、对光信号进行调制和编码的调制盘、二氧化硫、二氧化碳吸收池以及测试气体强度与光电转换的探测器。本实用新型将分析室设置在屏蔽恒温箱中，保持样品在高频燃烧炉中的燃烧温度，使得碳硫元素的转化率高，提高了测试的准确度。

Description

一种高频红外碳硫分析仪

技术领域

本实用新型涉及分析仪技术领域，主要涉及一种高频红外碳硫分析仪，用于冶金、机械、化工等行业中的黑色金属、有色金属、稀土金属、无机物、矿石、陶瓷等物质中的碳、硫含量分析。

背景技术

红外碳硫分析仪利用燃烧样品得到的二氧化碳、二氧化硫气体分子在红外波段的选择性吸收谱图来分析样品中的碳硫含量，当特定波长的红外光通过二氧化碳、二氧化硫气体后，能产生强烈的光吸收，此吸收规律由朗伯——比尔定律得出，并经公式换算得到二氧化碳、二氧化硫的百分含量，从而可间接得到材料中碳硫的百分含量。

现有碳硫分析仪器在分析样品时，红外碳硫分析仪，探测器上测到的与二氧化碳及二氧化硫气体浓度相对应的光强，经过探测器光电转化为的电信号较弱，有时候还会被其它光辐射的能量干扰，导致测试结果不准确。

此外，系统在燃烧时碳硫元素的转化率受环境温度、大气压力等影响，虽然采取了“前大氧、后控气”的指导思想，仍然不能使得系统长期稳定。现有碳硫分析仪的分析一般都采用化学工艺，经常出现气路的堵塞，同时化学试剂很容易污染环境；由于管路以及器件较多与碳硫分析仪器的工作原理，燃烧样品时的燃烧温度常常不能达到要求，影响碳、硫元素的释放，导致分析不稳定，影响测试精确度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种将二氧化碳及二氧化硫气体浓度相对应的光强转化的电信号进行放大、可以过滤其它光辐射能量的干扰，设置屏蔽恒温箱保持燃烧温度，碳硫元素的转化率高的高频红外碳硫分析仪。

本实用新型所要解决的技术问题可以采用如下技术方案来实现：

一种高频红外碳硫分析仪，包括依次连接的取气模块、高频燃烧炉、分析室、AD采样电路以及计算机模块，所述AD采样电路的输出端连接控制系统；所述控制系统控制所述高频燃烧炉与所述高频红外碳硫分析仪的气路系统；

其特征在于，所述分析室设置在屏蔽恒温箱中，所述分析室包括两排横向设置的二氧化硫吸收装置与二氧化碳吸收装置，所述二氧化硫吸收装置包括依次并排的红外光源、对光信号进行调制和编码的调制盘、二氧化硫吸收池以及测试气体强度与光电转换的探测器；所述二氧化碳吸收装置包括依次排列的红外光源、对光信号进行调制和编码的调制盘、二氧化碳吸收池以及探测器。

在本实用新型的一个优选实施例中，在所述红外光源于所述调制盘相对侧设置有反射镜，在所述吸收池与所述探测器之间设置有除去其它光辐射的能量的滤光片，在所述二氧化硫吸收装置与二氧化碳吸收装置的末端均设置有前置放大器；在所述吸收池输出端连接有流量计进行排空。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述气路系统是在所述高频燃烧炉输入口通入分析用的氧气和动力气，所述动力气为氮气或净化的空气。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述高频燃烧炉包括燃烧室与高频感应炉，所述燃烧室输出端连接有过滤干燥装置；所述过滤干燥装置包括干燥剂管，在所述干燥剂管一端连接有流量控制器，所述流量控制器输出端通过三通连接所述吸收池的两端。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述高频感应炉包括设置在同一轴线上的炉头、石英燃烧管、坩埚托以及升降气缸；所述动力气输入口与所述坩埚托之间依次连接有坩埚托电磁阀和压紧阀，所述动力气输入口与所述升降气缸之间依次连接有升降气缸电磁阀和针型阀，所述动力气输入口与所述炉头之间连接有炉头电磁阀；所述坩埚托电磁阀、升降气缸电磁阀和炉头电磁阀与所述动力气输入口通过四通连通。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述取气模块包括取气口、清除管道内残余的二氧化碳与二氧化硫气体的干燥吸收装置，在所述取气口通入氧气，所述干燥吸收装置为依次连接的二氧化碳吸收剂和干燥剂；在所述取气口与所述二氧化碳吸收剂之间依次连接有减压过滤器和限流器。

在本实用新型的一个优选实施例中，在所述计算机模块输入端连接有用于 称量样品重量的称量模块，输出端设置有检测结果输出模块；所述称量模块为电子天平，所述检测结果输出模块包括显示单元和打印输出单元，所述显示单元为显示器，所述打印输出单元为打印机。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述AD采样电路通过USB接口与所述计算机模块连接，所述计算机模块的输入端还连接有键盘。

本实用新型的有益效果是：一种高频红外碳硫分析仪，将分析室设置在屏蔽恒温箱中，保持样品在高频燃烧炉中的燃烧温度，使得碳硫元素的转化率高，提高了测试的准确度；探测器上测到的二氧化碳及二氧化硫气体浓度相对应的光强，转化的电信号通过前置放大器进行放大，设置滤光片过滤其它光辐射能量的干扰，进一步方便测试以及测试的精确度。

附图说明

图1是本实用新型一种高频红外碳硫分析仪的结构示意图。

图2是本实用新型一种高频红外碳硫分析仪的气路系统示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1至图2，图中给出的是一种高频红外碳硫分析仪，包括依次连接的取气模块100、高频燃烧炉200、分析室300、AD采样电路400以及计算机模块500，AD采样电路400通过USB接口与计算机模块500连接，AD采样电路400的输出端设置有控制系统600进行连接；控制系统600控制高频燃烧炉200与高频红外碳硫分析仪的气路系统700，气路系统700是在高频燃烧炉200输入口通入分析用的氧气110和动力气710，动力气710为氮气或净化的空气。

取气模块100包括取气口、清除管道内残余的二氧化碳与二氧化硫气体的干燥吸收装置120和从取气口通入的氧气110，干燥吸收装置120为依次连接的二氧化碳吸收剂121和干燥剂122；在取气口与二氧化碳吸收剂121之间依次连接有减压过滤器130和限流器140。

高频燃烧炉200包括燃烧室210与高频感应炉220，燃烧室210输出端连接有过滤干燥装置230；过滤干燥装置230包括干燥剂管231，在干燥剂管231一端连接有流量控制器232，流量控制器232输出端通过三通连接吸收池310的两端。

分析室300设置在屏蔽恒温箱中，保持样品在高频燃烧炉200中的燃烧温度，使得碳硫元素的转化率高，提高了测试的准确度；分析室300包括两排横向设置的二氧化碳吸收装置与二氧化硫吸收装置，二氧化碳吸收装置与二氧化硫吸收装置包括从左至右依次并排的反射镜320、红外光源330、对光信号进行调制和编码的调制盘340、二氧化硫或二氧化碳吸收池310、除去其它光辐射的能量的滤光片350、测试气体强度与光电转换的探测器360以及前置放大器370；探测器360上测到的二氧化碳及二氧化硫气体浓度相对应的光强，转化的电信号通过前置放大器370进行放大，设置滤光片350过滤其它光辐射能量的干扰，进一步方便测试以及测试的精确度。在吸收池310输出端连接有流量计380进行排空。

在计算机模块500输入端连接有用于称量样品重量的称量模块510、键盘520以及其他外设，输出端设置有检测结果输出模块；称量模块510为电子天平，检测结果输出模块包括显示单元530和打印输出单元540，显示单元530为显示器，打印输出单元540为打印机。

高频感应炉220包括设置在同一轴线上的炉头221、石英燃烧管222、坩埚托223以及升降气缸224。在炉头221上端设置有第三管道、第四管道，在第三管道、第四管道的末端设置有炉头电磁阀，炉头电磁阀另一端与动力气输入口连接；动力气输入口与坩埚托223之间依次连接有坩埚托二位三通电磁阀和压紧阀225；在升降气缸224的活塞杆端以及缸筒端各设置有第一管道、第二管道，第一管道、第二管道的另一端连接升降气缸电磁阀，在第一管道上设置有一针型阀226；炉头电磁阀、坩埚托电磁阀、升降气缸电磁阀与动力气输入口之间通过四通连通。

如图1所示，本实用新型的基本工作原理为：

红外光源用电加热到800℃左右产生的红外辐射光，经调制盘340把光信号调制成80Hz的交变辐射信号入射到吸收池310，该红外光经吸收池310中的 二氧化碳与二氧化硫气体吸收后，再经过窄带滤光片350滤去除上述波长外的其它光辐射的能量，入射到探测器360上，则探测器360上测到的是与二氧化碳和二氧化硫气体浓度相对应的光强，经过探测器360光电转化为电信号，前置放大器370放大后输出模拟量信号，经A/D模数转换后，通过归一化处理，积分反演为碳硫元素的百分含量。

分析时先在称量模块510电子天平上称得样品重量，输入微机，也可通过键盘520输入，加入助熔剂后送进燃烧室210。分析的第一阶段为吹氧阶段，首先打开相应电磁阀，按分析流程通氧气110，目的清除管道内剩余残留的二氧化碳与二氧化硫气体，当二氧化碳与二氧化硫气体含量为零时，被测气体分压强P为零，这时采到信号为纯氧条件基准信号V0；第二阶段为分析释放阶段，打开髙频燃烧炉200，加热样品到释放温度，这时样品在髙温富氧条件下立即氧化生成二氧化碳与二氧化硫气体；由氧气作载气输送到吸收池310，前置放大器370输出信号随被测气体浓度增加而减少，经归一化处理后，对每个数据进行线性化定标，分析结束后对线性定标数据进行面积积分、乘以系数、扣除空白获得样品中碳、硫元素的百分含量。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及同等物界定。

Claims (8)

1.一种高频红外碳硫分析仪，包括依次连接的取气模块、高频燃烧炉、分析室、AD采样电路以及计算机模块，所述AD采样电路的输出端连接控制系统；所述控制系统控制所述高频燃烧炉与所述高频红外碳硫分析仪的气路系统；

其特征在于，所述分析室设置在屏蔽恒温箱中，所述分析室包括两排横向设置的二氧化硫吸收装置与二氧化碳吸收装置，所述二氧化硫吸收装置包括依次并排的红外光源、对光信号进行调制和编码的调制盘、二氧化硫吸收池以及测试气体强度与光电转换的探测器；所述二氧化碳吸收装置包括依次排列的红外光源、对光信号进行调制和编码的调制盘、二氧化碳吸收池以及探测器。

2.如权利要求1所述的一种高频红外碳硫分析仪，其特征在于，在所述红外光源于所述调制盘相对侧设置有反射镜，在所述吸收池与所述探测器之间设置有除去其它光辐射的能量的滤光片，在所述二氧化硫吸收装置与二氧化碳吸收装置的末端均设置有前置放大器；在所述吸收池输出端连接有流量计进行排空。

3.如权利要求1所述的一种高频红外碳硫分析仪，其特征在于，所述气路系统是在所述高频燃烧炉输入口通入分析用的氧气和动力气，所述动力气为氮气或净化的空气。

4.如权利要求3所述的一种高频红外碳硫分析仪，其特征在于，所述高频燃烧炉包括燃烧室与高频感应炉，所述燃烧室输出端连接有过滤干燥装置；所述过滤干燥装置包括干燥剂管，在所述干燥剂管一端连接有流量控制器，所述流量控制器输出端通过三通连接所述吸收池的两端。

5.如权利要求4所述的一种高频红外碳硫分析仪，其特征在于，所述高频感应炉包括设置在同一轴线上的炉头、石英燃烧管、坩埚托以及升降气缸；所述动力气输入口与所述坩埚托之间依次连接有坩埚托电磁阀和压紧阀，所述动力气输入口与所述升降气缸之间依次连接有升降气缸电磁阀和针型阀，所述动力气输入口与所述炉头之间连接有炉头电磁阀；所述坩埚托电磁阀、升降气缸电磁阀和炉头电磁阀与所述动力气输入口通过四通连通。

6.如权利要求1所述的一种高频红外碳硫分析仪，其特征在于，所述取气 模块包括取气口、清除管道内残余的二氧化碳与二氧化硫气体的干燥吸收装置，在所述取气口通入氧气，所述干燥吸收装置为依次连接的二氧化碳吸收剂和干燥剂；在所述取气口与所述二氧化碳吸收剂之间依次连接有减压过滤器和限流器。

7.如权利要求1所述的一种高频红外碳硫分析仪，其特征在于，在所述计算机模块输入端连接有用于称量样品重量的称量模块，输出端设置有检测结果输出模块；所述称量模块为电子天平，所述检测结果输出模块包括显示单元和打印输出单元，所述显示单元为显示器，所述打印输出单元为打印机。

8.如权利要求1所述的一种高频红外碳硫分析仪，其特征在于，所述AD采样电路通过USB接口与所述计算机模块连接，所述计算机模块的输入端还连接有键盘。