儀器儀表的基本概念及知識(shí)
發(fā)布日期：2019年2月26日 瀏覽次數(shù)：
1.分析儀器的分類(lèi)
分析儀器的種類(lèi)繁多，用途各異。按照測(cè)量原理和分析方法，可以把分析儀器大略分為如下幾類(lèi)。
（1）電化學(xué)分析儀器
采用電位、電導(dǎo)、電流分析法的各種電化學(xué)分析儀器，如氧化鋯氧分析儀器、燃料電池式氧分析儀器、電化學(xué)式有毒性氣體檢測(cè)器等。
（2）熱學(xué)分析儀器
如熱導(dǎo)式氣體分析儀器、催化燃燒式可燃性氣體檢測(cè)器等
（3）光學(xué)分析儀器
包括采用吸收光譜法的紅外線氣體分析儀器、近紅外光譜儀、激光氣體分析儀器、紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)、紫外熒光法分析儀等。
（4）微量水分析儀器
大致有電解式微量水分析儀、電容式微量水分析儀、晶體震蕩式微量水分析儀、冷鏡式微量水分析儀等。
2.分析儀器基本參數(shù)解析
（1）測(cè)量范圍
也稱(chēng)作量程，指兩個(gè)極限值之間的區(qū)域，用所考慮的量的上、下極限值來(lái)表示。
量程的選擇：儀表量程的選擇必須目的明確，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況及工藝要求來(lái)選擇，提供給客戶(hù)最適合的量程。并不是越大越好，因?yàn)閮x表的誤差也是根據(jù)量程的變化而變化的。
一般我們的儀表誤差為±2%F.S，即滿(mǎn)量程的±2%；在跟客戶(hù)的交流中要搞清楚客戶(hù)的需求，尤其遇到一些不清楚情況的客戶(hù)，總希望能夠量程越大、精度越高越好，這個(gè)需要我們做工作來(lái)說(shuō)服客戶(hù)去選擇最適合的。同時(shí)，不同量程需要用到不同的傳感器，比如：微量氧傳感器一般測(cè)量0-1000ppm的氧氣比較好，而常量氧則一般針對(duì)0.1%-80%之間濃度的氧氣測(cè)量；高純氧的量程一般選80-99.99%。
（2）準(zhǔn)確度及等級(jí)
儀器的準(zhǔn)確度也成為精確度，簡(jiǎn)稱(chēng)精度，是指儀器的指示值與被測(cè)量真值的一致程度。一般儀器的準(zhǔn)確度等級(jí)為2級(jí)
在測(cè)量中，任何一種測(cè)量的精密程度高低都只能是相對(duì)的，皆不可能達(dá)到絕對(duì)精確，總會(huì)存在有各種原因?qū)е碌恼`差。為使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠、盡量減少誤差，提高測(cè)量精度．必須充分認(rèn)識(shí)測(cè)量可能出現(xiàn)的誤差，以便采取必要的措施來(lái)加以克服。通常在測(cè)量中有基本誤差、補(bǔ)償誤差、絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差、系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、過(guò)失誤差與抽樣誤差等。下面說(shuō)明一下相對(duì)誤差。
①絕對(duì)誤差（absolute error）
絕對(duì)誤差=測(cè)量結(jié)果-（約定）真值
②相對(duì)誤差（relative error）
相對(duì)誤差=絕對(duì)誤差 / （約定）真值
相對(duì)誤差用±%F.S表示，F(xiàn)S是英文full scale的縮寫(xiě)，±%F.S表示儀表滿(mǎn)量程相對(duì)誤差。
儀表滿(mǎn)量程相對(duì)誤差=絕對(duì)誤差 / （測(cè)量上限-測(cè)量下限）*100%
（3）響應(yīng)時(shí)間（response time）和分析滯后時(shí)間（lag time of analysis）
響應(yīng)時(shí)間是表征儀器測(cè)量速度的快慢.通常定義為從被測(cè)量發(fā)生階躍變化的舜時(shí)起，到儀器的指示達(dá)到兩個(gè)穩(wěn)態(tài)值之差的90%處所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。這一時(shí)間稱(chēng)為90%響應(yīng)時(shí)間，用T90標(biāo)注。
分析滯后時(shí)間等于“樣品傳輸滯后時(shí)間”和“分析儀器響應(yīng)時(shí)間”之和，即樣品從工藝設(shè)備取出到得到分析結(jié)果這段時(shí)間。樣品傳輸滯后時(shí)間包括取樣、傳輸和預(yù)處理環(huán)節(jié)所需時(shí)間。
（4）穩(wěn)定性：（stability）
穩(wěn)定性是指在規(guī)定的工作條件下，輸入保持不變，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)儀器示值保持不便的能力。分析儀器的穩(wěn)定性可用噪聲和漂移兩個(gè)參數(shù)來(lái)表征。
噪聲（noises）又稱(chēng)輸出波動(dòng)（output fluctuation），不是由被測(cè)組分的濃度或任何影響量變化引起的相對(duì)于平均輸出的波動(dòng)，或者說(shuō)由于未知的偶然因素所引起的輸出信號(hào)的隨機(jī)波動(dòng)。它干擾有用信號(hào)的檢測(cè)。
漂移（drift）是指分析信號(hào)朝某個(gè)一定的方向緩慢變化的現(xiàn)象。漂移包括零點(diǎn)漂移、量程漂移、基線漂移。漂移表示系統(tǒng)誤差的影響。
如：我們的儀表參數(shù)中提到的：“穩(wěn)定性：零點(diǎn)漂移：±1.5%F.S/30d；量程漂移：±1.5%F.S/30d；”指的是儀表在連續(xù)工作30天零點(diǎn)漂移和量程點(diǎn)漂移小于滿(mǎn)量程（F.S=full scale）的±1.5%。
為了提高儀器儀表的穩(wěn)定性和重復(fù)性，通常通過(guò)自動(dòng)標(biāo)定、補(bǔ)償校正等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。如：紅外氣體分析儀器中參比信號(hào)、熱導(dǎo)傳感器中的雙臂電橋及在線成套分析系統(tǒng)中的自動(dòng)標(biāo)校等都是此手段。
（5）重復(fù)性：（repeatability）
又稱(chēng)重復(fù)性誤差（repeatability error）。指相同的方法、相同的試樣、在相同的條件下測(cè)得的一系列結(jié)果之間的偏差。相同的條件是指同一操作者、同一儀器、同一實(shí)驗(yàn)室和短暫的時(shí)間間隔。
（6）靈敏度：（sensitivity）
是指被測(cè)物質(zhì)的含量或濃度改變一個(gè)單位時(shí)分析信號(hào)的變化量，表示儀器對(duì)被測(cè)定量變化的反應(yīng)能力。
（7）分辨力：（resolution）
是指儀器區(qū)別相鄰近信號(hào)的能力。通常用分辨率等表示，儀器的分辨率是可調(diào)的，儀器性能指標(biāo)中給出的分辨率一般是該儀器的最高分辨率。分辨率越高，靈敏度越低。
3.單位換算
3.1壓力單位換算表
mg/m3=M/22.4 * ppm * [273/(273+T)] * （Ba/101325）
M----為氣體分子量
ppm----測(cè)定的體積濃度值
T----溫度
Ba----壓力
22.4----20℃、101.325kPa下每摩爾氣體的體積，L
4.我公司產(chǎn)品命名分類(lèi)(GES-green sublimation)
（1）GES-O2氧量分析儀Oxygen （氧濃度測(cè)量）
（2）GES-DP露點(diǎn)分析儀Dew point（露點(diǎn)測(cè)量）
（3）GES-H2熱導(dǎo)分析儀Hydrogen（測(cè)量組分+原理）
（4）GES-CO紅外分析儀Carbon monoxide（測(cè)量組分+原理）
（5）報(bào)警器/手持設(shè)備 （報(bào)警器，檢測(cè)儀，偏重于定性分析）
（6）綠能氣體成套分析系統(tǒng)（無(wú)人值守在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）(end)
分析儀器的種類(lèi)繁多，用途各異。按照測(cè)量原理和分析方法，可以把分析儀器大略分為如下幾類(lèi)。
（1）電化學(xué)分析儀器
采用電位、電導(dǎo)、電流分析法的各種電化學(xué)分析儀器，如氧化鋯氧分析儀器、燃料電池式氧分析儀器、電化學(xué)式有毒性氣體檢測(cè)器等。
（2）熱學(xué)分析儀器
如熱導(dǎo)式氣體分析儀器、催化燃燒式可燃性氣體檢測(cè)器等
（3）光學(xué)分析儀器
包括采用吸收光譜法的紅外線氣體分析儀器、近紅外光譜儀、激光氣體分析儀器、紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)、紫外熒光法分析儀等。
（4）微量水分析儀器
大致有電解式微量水分析儀、電容式微量水分析儀、晶體震蕩式微量水分析儀、冷鏡式微量水分析儀等。
2.分析儀器基本參數(shù)解析
（1）測(cè)量范圍
也稱(chēng)作量程，指兩個(gè)極限值之間的區(qū)域，用所考慮的量的上、下極限值來(lái)表示。
量程的選擇：儀表量程的選擇必須目的明確，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況及工藝要求來(lái)選擇，提供給客戶(hù)最適合的量程。并不是越大越好，因?yàn)閮x表的誤差也是根據(jù)量程的變化而變化的。
一般我們的儀表誤差為±2%F.S，即滿(mǎn)量程的±2%；在跟客戶(hù)的交流中要搞清楚客戶(hù)的需求，尤其遇到一些不清楚情況的客戶(hù)，總希望能夠量程越大、精度越高越好，這個(gè)需要我們做工作來(lái)說(shuō)服客戶(hù)去選擇最適合的。同時(shí)，不同量程需要用到不同的傳感器，比如：微量氧傳感器一般測(cè)量0-1000ppm的氧氣比較好，而常量氧則一般針對(duì)0.1%-80%之間濃度的氧氣測(cè)量；高純氧的量程一般選80-99.99%。
（2）準(zhǔn)確度及等級(jí)
儀器的準(zhǔn)確度也成為精確度，簡(jiǎn)稱(chēng)精度，是指儀器的指示值與被測(cè)量真值的一致程度。一般儀器的準(zhǔn)確度等級(jí)為2級(jí)
在測(cè)量中，任何一種測(cè)量的精密程度高低都只能是相對(duì)的，皆不可能達(dá)到絕對(duì)精確，總會(huì)存在有各種原因?qū)е碌恼`差。為使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠、盡量減少誤差，提高測(cè)量精度．必須充分認(rèn)識(shí)測(cè)量可能出現(xiàn)的誤差，以便采取必要的措施來(lái)加以克服。通常在測(cè)量中有基本誤差、補(bǔ)償誤差、絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差、系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、過(guò)失誤差與抽樣誤差等。下面說(shuō)明一下相對(duì)誤差。
①絕對(duì)誤差（absolute error）
絕對(duì)誤差=測(cè)量結(jié)果-（約定）真值
②相對(duì)誤差（relative error）
相對(duì)誤差=絕對(duì)誤差 / （約定）真值
相對(duì)誤差用±%F.S表示，F(xiàn)S是英文full scale的縮寫(xiě)，±%F.S表示儀表滿(mǎn)量程相對(duì)誤差。
儀表滿(mǎn)量程相對(duì)誤差=絕對(duì)誤差 / （測(cè)量上限-測(cè)量下限）*100%
（3）響應(yīng)時(shí)間（response time）和分析滯后時(shí)間（lag time of analysis）
響應(yīng)時(shí)間是表征儀器測(cè)量速度的快慢.通常定義為從被測(cè)量發(fā)生階躍變化的舜時(shí)起，到儀器的指示達(dá)到兩個(gè)穩(wěn)態(tài)值之差的90%處所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。這一時(shí)間稱(chēng)為90%響應(yīng)時(shí)間，用T90標(biāo)注。
分析滯后時(shí)間等于“樣品傳輸滯后時(shí)間”和“分析儀器響應(yīng)時(shí)間”之和，即樣品從工藝設(shè)備取出到得到分析結(jié)果這段時(shí)間。樣品傳輸滯后時(shí)間包括取樣、傳輸和預(yù)處理環(huán)節(jié)所需時(shí)間。
（4）穩(wěn)定性：（stability）
穩(wěn)定性是指在規(guī)定的工作條件下，輸入保持不變，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)儀器示值保持不便的能力。分析儀器的穩(wěn)定性可用噪聲和漂移兩個(gè)參數(shù)來(lái)表征。
噪聲（noises）又稱(chēng)輸出波動(dòng)（output fluctuation），不是由被測(cè)組分的濃度或任何影響量變化引起的相對(duì)于平均輸出的波動(dòng)，或者說(shuō)由于未知的偶然因素所引起的輸出信號(hào)的隨機(jī)波動(dòng)。它干擾有用信號(hào)的檢測(cè)。
漂移（drift）是指分析信號(hào)朝某個(gè)一定的方向緩慢變化的現(xiàn)象。漂移包括零點(diǎn)漂移、量程漂移、基線漂移。漂移表示系統(tǒng)誤差的影響。
如：我們的儀表參數(shù)中提到的：“穩(wěn)定性：零點(diǎn)漂移：±1.5%F.S/30d；量程漂移：±1.5%F.S/30d；”指的是儀表在連續(xù)工作30天零點(diǎn)漂移和量程點(diǎn)漂移小于滿(mǎn)量程（F.S=full scale）的±1.5%。
為了提高儀器儀表的穩(wěn)定性和重復(fù)性，通常通過(guò)自動(dòng)標(biāo)定、補(bǔ)償校正等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。如：紅外氣體分析儀器中參比信號(hào)、熱導(dǎo)傳感器中的雙臂電橋及在線成套分析系統(tǒng)中的自動(dòng)標(biāo)校等都是此手段。
（5）重復(fù)性：（repeatability）
又稱(chēng)重復(fù)性誤差（repeatability error）。指相同的方法、相同的試樣、在相同的條件下測(cè)得的一系列結(jié)果之間的偏差。相同的條件是指同一操作者、同一儀器、同一實(shí)驗(yàn)室和短暫的時(shí)間間隔。
（6）靈敏度：（sensitivity）
是指被測(cè)物質(zhì)的含量或濃度改變一個(gè)單位時(shí)分析信號(hào)的變化量，表示儀器對(duì)被測(cè)定量變化的反應(yīng)能力。
（7）分辨力：（resolution）
是指儀器區(qū)別相鄰近信號(hào)的能力。通常用分辨率等表示，儀器的分辨率是可調(diào)的，儀器性能指標(biāo)中給出的分辨率一般是該儀器的最高分辨率。分辨率越高，靈敏度越低。
3.單位換算
3.1壓力單位換算表
mg/m3=M/22.4 * ppm * [273/(273+T)] * （Ba/101325）
M----為氣體分子量
ppm----測(cè)定的體積濃度值
T----溫度
Ba----壓力
22.4----20℃、101.325kPa下每摩爾氣體的體積，L
4.我公司產(chǎn)品命名分類(lèi)(GES-green sublimation)
（1）GES-O2氧量分析儀Oxygen （氧濃度測(cè)量）
（2）GES-DP露點(diǎn)分析儀Dew point（露點(diǎn)測(cè)量）
（3）GES-H2熱導(dǎo)分析儀Hydrogen（測(cè)量組分+原理）
（4）GES-CO紅外分析儀Carbon monoxide（測(cè)量組分+原理）
（5）報(bào)警器/手持設(shè)備 （報(bào)警器，檢測(cè)儀，偏重于定性分析）
（6）綠能氣體成套分析系統(tǒng)（無(wú)人值守在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）(end)
