德国西克SICK气体分析仪器的基本参数和种类

德国SICK气体分析仪器是测量气体成分的流程分析仪表。在很多生产过程

中，特别是在存在化学反应的生产过程中，仅仅根据温度、压力、流量等物理参数

进行自动控制常常是不够的。由于被分析气体的千差万别和分析原理的多种多样，

气体分析仪器的种类繁多。常用的有热导式气体分析仪器、电化学式气体分析仪器

和红外线吸收式分析仪等。

    SICK气体分析仪原理主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类，气

体传感器是用来检测气体的成份和含量的传感器。一般认为，气体传感器的定义是

以检测目标为分类基础的，也就是说，凡是用于检测气体成份和浓度的传感器都称

作气体传感器，不管它是用物理方法，还是用化学方法。比如，检测气体流量的传

感器不被看作气体传感器，但是热导式气体分析仪却属于重要的气体传感器，尽管

它们有时使用大体一致的检测原理。

SICK气体分析仪种类

     SICK气体分析仪热导式一种物理类的气体分析仪表。它根据不同气体具有

不同热传导能力的原理，通过测定混合气体导热系数来推算其中某些组分的含量。

这种分析仪表简单可靠,适用的气体种类较多,是一种基本的分析仪表。但直接测量

气体的导热系数比较困难，所以实际上常把气体导热系数的变化转换为电阻的变

化，再用电桥来测定。热导式气体分析仪的热敏元件主要有半导体敏感元件和金属

电阻丝两类。半导体敏感元件体积小、热惯性小，电阻温度系数大,所以灵敏度高,

时间滞后小。在铂线圈上烧结珠形金属氧化物作为敏感元件，再在内电阻、发热量

均相等的同样铂线圈上绕结对气体无反应的材料作为补偿用元件。

     这两种元件作为两臂构成电桥电路，即是测量回路。半导体金属氧化物敏

感元件吸附被测气体时，电导率和热导率即发生变化，元件的散热状态也随之变

化。元件温度变化使铂线圈的电阻变化，电桥遂有一不平衡电压输出，据此可检测

气体的浓度。热导式气体分析仪的应用范围很广，除通常用来分析氢气、氨气、二

氧化碳、二氧化硫和低浓度可燃性气体含量外，还可作为色谱分析仪中的检测器用

以分析其他成分。

热磁式热磁式氧分析仪

    SICK气体分析仪其原理是利用烟气组分中氧气的磁化率特别高这一物理特性

来测定烟气中含氧量。氧气为顺磁性气体（气体能被磁场所吸引的称为顺磁性气

体），在不均匀磁场中受到吸引而流向磁场较强处。在该处设有加热丝，使此处氧

的温度升高而磁化率下降，因而磁场吸引力减小，受后面磁化率较高的未被加热的

氧气分子推挤而排出磁场，由此造成“热磁对流”或“磁风”现象。在一定的气样

压力、温度和流量下，通过测量磁风大小就可测得气样中氧气含量。由于热敏元件

（铂丝）既作为不平衡电桥的两个桥臂电阻，又作为加热电阻丝，在磁风的作用下

出现温度梯度，即进气侧桥臂的温度低于出气侧桥臂的温度。不平衡电桥将随着气

样中氧气含量的不同，输出相应的电压值。

    热磁式氧分析仪具有结构简单、便于制造和调整等优点。SICK气体分析仪电

化学式一种化学类的气体分析仪表。它根据化学反应所引起的离子量的变化或电流

变化来测量气体成分。为了提高选择性，防止测量电极表面沾污和保持电解液性

能，一般采用隔膜结构。常用的电化学式分析仪有定电位电解式和伽伐尼电池式两

种。

    定电位电解式分析仪的工作原理是在电极上施加特定电位，被测气体在电极

表面就产生电解作用，只要测量加在电极上的电位，即可确定被测气体*的电解

电位，从而使仪表具有选择识别被测气体的能力。伽伐尼电池式分析仪是将透过隔

膜而扩散到电解液中的被测气体电解，测量所形成的电解电流，就能确定被测气体

的浓度。通过选择不同的电极材料和电解液来改变电极表面的内部电压从而实现对

具有不同电解电位的气体的选择性。

红外线吸收式分析仪

     SICK气体分析仪根据不同组分气体对不同波长的红外线具有选择性吸收的

特性而工作的分析仪表。测量这种吸收光谱可判别出气体的种类；测量吸收强度可

确定被测气体的浓度。红外线分析仪的使用范围宽，不仅可分析气体成分，也可分

析溶液成分，且灵敏度较高，反应迅速,能在线连续指示,也可组成调节系统。工业

上常用的红外线气体分析仪的检测部分由两个并列的结构相同的光学系统组成。

     SICK气体分析仪一个是测量室，一个是参比室。两室通过切光板以一定周

期同时或交替开闭光路。在测量室中导入被测气体后，具有被测气体*波长的光

被吸收，从而使透过测量室这一光路而进入红外线接收气室的光通量减少。气体浓

度越高，进入到红外线接收气室的光通量就越少；而透过参比室的光通量是一定

的，进入到红外线接收气室的光通量也一定。因此，被测气体浓度越高，透过测量

室和参比室的光通量差值就越大。这个光通量差值是以一定周期振动的振幅投射到

红外线接收气室的。接收气室用几微米厚的金属薄膜分隔为两半部，室内封有浓度

较大的被测组分气体，在吸收波长范围内能将射入的红外线全部吸收，从而使脉动

的光通量变为温度的周期变化，再可根据气态方程使温度的变化转换为压力的变

化，然后用电容式传感器来检测，经过放大处理后指示出被测气体浓度。

    除用电容式传感器外，也可用直接检测红外线的量子式红外线传感器，并采

用红外干涉滤光片进行波长选择和配以可调激光器作光源，形成一种崭新的全固体

式红外气体分析仪。这种分析仪只用一个光源、一个测量室、一个红外线传感器就

能完成气体浓度的测量。此外，若采用装有多个不同波长的滤光盘，则能同时分别

测定多组分气体中的各种气体的浓度。与红外线分析仪原理相似的还有紫外线分析

仪、光电比色分析仪等，在工业上也用得较多。

非分散红外分析

    SICK气体分析仪非分散红外分析同时采用窄带滤光片和气体过滤相关法两种

非色散光谱分析技术结合，适合于气体不同的测量范围要求。

    SICK气体分析仪过滤相关法能够测量低量程气体并有效避免交叉干扰，这种

*技术能消除弱吸收气体如CO和高吸收气体CO2交叉干扰。

    SICK气体分析仪热源发出的红外光被旋转过滤器过滤，导致系列脉冲信号直

接通过包含样本气体的单元，SICK气体分析仪当过滤器轮旋转时固态检测器反映出

信号变化并将信号放大输出以及显示。

    SICK气体分析仪包装设备需要提供纯净氮气清洗仪器的气室和减小噪音，确

保仪器的zui大稳定性。

     顶空气体分析仪器用于密封包装袋、瓶、罐等包装件内氧气、二氧化碳气

体含量、混合比例的测定；适合在生产线、仓库、实验室内等场合快速准确地对包

装件内的气体组分含量与比例做出评价，从而指导生产，保证产品货架期得以实

现。

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