1、Teledyne电子技术 分析仪器 4020型 总烃分析仪,夏兴文,简介,Teledyne分析仪器公司的4020型总烃分析仪是一种设计用于测定正压力气体样品中烃类浓度（以甲烷计）的通用性仪器。4020型是本公司在已取得优秀业绩的402R系列模拟型烃类分析仪基础上开发成功的微处理器控制的数字型仪器。,分析仪的主要特点,4020型总烃分析仪虽然结构精密复杂但使用非常简单方便。仪器面板上的二个显示屏在运行的各阶段为操作人员提供信息和提示。本仪器的主要特点如下： 便于操作的面板界面，其中有微处理器电子电路驱动的一个5位数字红色发光二极管显示屏（LED）和一个真空荧光显示屏（VFD）。 高分辨率的精确的
2、浓度读数，从很低的ppm数量级至6%。 分析范围广，具有从1 ppm至6%的可由用户选定的三挡分析量程。 微处理器电子电路：8位CMOS微处理器，32 kB RAM和128kB ROM。 自动选定量程功能：分析人员可对特定的分析任务自动预设分析量程。如手动取消此功能，则用户可锁定需要的特定量程。 两个可调节的浓度警报系统和一个系统故障警报系统。 在启动时和提出要求时可进行广范围的自我诊断测试，并对电源进行连续监测。 RS232串行数字端口，供计算机或其他数字通信设备联用。 浓度和量程标识（ID）的模拟输出（0-1 VDC标准输出和4-20 mA去耦输出）。 优异的精确性。,应用领域,在半导体和
3、有关器件的生产中监测氧气，氩气，氮气和其他气体。 在空气液化或其他气体生产过程中监测烃类污染。 气体纯度鉴定。 捡测周围空气中微量烃类。 监测大气污染物。 低温学研究。 捡测燃料或有毒溶剂泄漏。 捡测各种工艺流程中的烃类。,工作原理,样品气和燃料气（通常为氢气和氮气的混合气体)混 合后在“助燃气体”空气中燃烧。在燃烧过程中形成的离子使 燃烧室（即捡测器）内的两根电极之间有电流通过。此电流 被高灵敏度的电量计放大器电路放大。电量计放大器的 输出电信号正比于火焰中电离的烃类存在数量，并在0至 60,000 ppm甲烷的浓度范围内呈线性关系 。4020型总烃分析仪由以下三部分组成：1.样品系统；2.
4、 检测器；3.电子信号处理，显示和控制系统。,燃料气和助燃空气,燃料气和助燃空气系统采用类似的部件。通 过在捡测器上游的限流器两端维持恒定的压 差而使流量稳定。,燃料气,燃料气：需要一个40%氢气和60%氮气混合 气的气体钢瓶，为火焰离子化燃烧器提供燃 料。此钢瓶应安装无油的金属膜片的调压阀 （二级）。 注：如果在分析中氢气为主体气体（即既是 样品气又用作燃料气），则不再需要其他的 辅助燃料气源。,助燃空气,助燃空气：需要一个低烃类含量的干燥压缩 空气钢瓶，使检测器中保持合适的气氛。此 钢瓶应安装无油的金属膜片的二级调压阀。 如果要达到仪器的精确度，则烃类污染物的 浓度最好低于满量程读数的1%
5、（在选用的分 析量程内）。,火焰离子检测器,样品气和燃料气在一个安装在恒温室的T形管 接头中相互混合。混合气体从传感器组件内 的燃烧器中逸出。助燃空气通过位于组件底 部的另一单独管接头进入传感器（即捡测 器）。组件的上部安装有阳极点火器，收集 极和火焰保护热敏电阻。捡测器位于机箱内 左前方，故很容易接近。,火焰离子化检测器,不锈钢火焰离子化检测器的上部有圆柱形收集极电极，高压（260 VDC）阳极点火器线圈和火焰保护电路传感用的热敏电阻。 收集极通过一根同轴电缆连接电量计放大器印刷电路板。虽然此电缆和接头都是供同轴连接用的，但实际上此电缆只是用作有屏蔽的单芯导线。,警告：在阳极点火器线圈上有危
6、险的高电压（260 VDC）。在没有关闭电源和拔下电源线之前，决不可试图断开点火器线圈的电缆，也不可拆卸任何火焰离子化捡测器的部件。,检测器,阳极点火器,阳极点火器有以下两个功能：当部件号B74671印刷电路板上的继电器K2通电时，点火器线圈成为一个红亮的电加热元件而点燃氢气燃料气；当B74671电路板上的继电器K2断电时此线圈接至阳极火焰保护电源电路板上的260 VDC端点。此时在线圈（阳极）和收集极之间建立起为引发燃烧中的烃类电离所需的电位差。在量程选择开关的全部三挡量程位置上，点火线圈都起着高压阳极的功能。,热敏电阻,热敏电阻是火焰保护电路的传感器。在室温下热敏电阻的阻值是100 k范围
7、内，而当火焰被点燃后其阻值降低100倍。热敏电阻和阳极火焰保护电源电路板上的晶体管控制电路相连。,电量计放大器,收集极的电缆直接连接至位于电量计放大器电路板上的同轴插座。此印刷电路板位于靠近恒温室外侧的侧面板上，（参看图2-1）其中包括一个电量计放大器和一个运算放大器。这些电路都是极高增益的电流电压转换电路，其测得的输入电阻在数百万欧姆范围内。此外，这些电路对静电和污染高度敏感，故在操作这些电路板时应极其小心。,阳极电源,高压阳极电源的元件安装在阳极电源印刷电路板上。高压调节是用串联的齐纳二极管来实现的。此电路的设计很简单，因为阳极电路所需的电流非常小。通常正输出电压为125 V，允许输出波动
8、为/- 10 V。,火焰保护电路,当发生火焰熄灭时，热敏电阻控制的晶体管开关电路使继电器动作。此继电器操纵面板上的指示灯和燃料气截止电磁阀，以警告操作人员发生了火焰熄灭的情况。此燃料气截止电磁阀使氢气流中断。,火焰点火电路,火焰点火电路包括阳极点火器电极（在捡测器内），变压器和微处理器控制的继电器。在升温定时器倒计时结束后火焰点火电路自动通电。 如果自动点火失败，将显示一条说明报文，随后可同时按下向上（Up）和向下（Down）键而手动点燃火焰。,温度比例调节电路,连接热敏电阻的一个电子电路调节内有样品系统部件的恒温室温度。热敏电阻和加热元件均位于恒温室内，而电路元件的均衡回路安装在温度控制印刷
9、电路板上。应用一个温度上限开关保护恒温室不会达到过高的温度，因为如果温度控制系统失效的话，过高的温度是可能发生的。,技术规格,燃料气：根据具体应用而定 40%氢气和60%氮气的混合气 氢气 精确度： 1% 满量程 电子响应时间： 一分钟内达到90%噪音： 小于0.5 %满量程漂移： 小于1 %满量程/日量程： 用户可定义的3个量程，从0 ppm至6 （以甲烷计） 灵敏度： 低至满量程0-1 ppm，以甲烷计,技术规格,输出： 线性信号，仪表读数 VDC和4-20 mA模拟输出 室温： 40oF至100oF （5至43） 流量： 100-400 ml/分 样品气100-200 ml/分 燃料气
10、（200立方英尺钢瓶可用约1月） 电源： 115 VAC，60 Hz，单相 功耗： 最大140 W 额定压力： 最高100 psi 外形尺寸： 8.75” x 19” x 15.5” （高x宽x长）222 mm x 483 mm x 394 mm 重量： 55磅,具体应用数据,型号： 4020 系列号： 240365 分析量程： 0-10, 100, 1000 ppm 输出信号： 0-1 VDC和4-20 mADC 启动时满量程设定值：无 控制面板压力设定值： 注释：无 助燃空气：8 psig 燃料气：7 psig 样品气： 3.5 psig,具体应用数据,旁路流量： 内置流量计读数为最少0.25 SCFH（标准立方英尺/小时） 推荐的支持气体： 辅助气体的烃类含量都应经实验室分析并出具证书。助燃空气：无烃类的干燥压缩空气零点气： 无烃类的干燥氧气（有证书）满量程气： 含80%满量程（或ppm）甲烷的氧气 （有证书） （在原文中以上有些数据是手写的，在译文用下划线表示译注） 此满量程气含已知量甲烷，并必须附有以甲烷计的烃类浓度证书。,
