高頻紅外碳硫分析儀符合IS09556/IS04935標(biāo)準(zhǔn)
儀器介紹：
HCS-216A高頻紅外碳硫分析儀是高靈敏度、高精密
度、高穩(wěn)定性的分析儀器，能準(zhǔn)確分析諸多行業(yè)中的
黑色金屬、有色金屬、合金、碳化物、礦物質(zhì)、稀土
金屬、各種固體原材的碳硫百分含量，并具有將來(lái)硬
軟件升級(jí)的能力。
主要特點(diǎn)：
整機(jī)采用模塊化、一體化設(shè)計(jì)即高頻爐、氣路系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、紅外檢測(cè)系統(tǒng)四個(gè)獨(dú)立模塊整機(jī)一體化，高頻爐和紅外檢測(cè)系統(tǒng)一體機(jī)代表了國(guó)際主流設(shè)計(jì)（高頻爐和紅外檢測(cè)系統(tǒng)分體式是國(guó)內(nèi)80~90年代技術(shù)）。高頻爐加裝專業(yè)的放高頻泄漏裝置，整機(jī)電路系統(tǒng)有防電磁干擾裝置;從而免除了由于高頻干擾或電磁干擾引起的分析結(jié)果不穩(wěn)定和高頻輻射對(duì)人體的影響。本產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)先、性能卓越、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，在國(guó)內(nèi)外同類儀器中：
首創(chuàng) 多元非線性擬合技術(shù)的全量程線性化定標(biāo)軟件
首創(chuàng) 微處理單元采用目前最流行的ARM9處理系統(tǒng)
首創(chuàng) 融合高速USB和以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的雙通訊接口
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
信號(hào)采集單元
HCS系列高頻紅外碳硫分析儀在紅外吸收信號(hào)的數(shù)字采樣單元部分，采用了行業(yè)通用的高穩(wěn)定可靠的24bitΔ∑的CS54XX系列芯片作為數(shù)字采樣的核心芯片，該芯片可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)16K/s的采樣頻率，數(shù)據(jù)采樣快速高效。該芯片內(nèi)部自帶Δ∑計(jì)算單元，數(shù)字比較濾波器和高通濾波器，可以有效地過(guò)濾采樣過(guò)程中的雜質(zhì)信號(hào)。
中央數(shù)據(jù)處理單元
高性能工業(yè)級(jí)ARM9處理器，內(nèi)存和閃存都采用了32M存儲(chǔ)空間的高速芯片。我們?cè)谔幚砥鬈浖O(shè)計(jì)上采用了開源的Linux實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，控制軟件設(shè)計(jì)上采用基于面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，保證了程序的最優(yōu)化和高可靠性。
高速的CPU將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)進(jìn)行逐次逼近和概率統(tǒng)計(jì)計(jì)算，然后把得到的有效數(shù)據(jù)存入32M的大容量SDRAM中。
數(shù)據(jù)傳輸單元
HCS高頻紅外碳硫分析儀在行業(yè)上率先推出了融合高速USB和以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的雙通訊接口。該儀器在使用高速USB和以太網(wǎng)與PC進(jìn)行通信上由于采用了Linux操作系統(tǒng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的底層驅(qū)動(dòng)，所以儀器分析通信過(guò)程中保證了通訊的高穩(wěn)定和數(shù)據(jù)的可靠性
高頻爐系統(tǒng)
電子管采用輸入功率為3.5千瓦的風(fēng)冷陶瓷功率管，而且使其工作在降額使用狀態(tài)，提高了功率輸出的穩(wěn)定性及元件壽命。
主振電容采用額定電流達(dá)一百安培的真空陶瓷電容，具有極低的介質(zhì)耗損、優(yōu)良的穩(wěn)定性，有效提高了可靠性及功率輸出的穩(wěn)定性。
高頻爐所有金屬連接件采用銅表面鍍銀加抗氧化導(dǎo)電膜技術(shù)；采用高Q值鐵氧體芯線圈；設(shè)有冷卻風(fēng)道，加強(qiáng)冷卻風(fēng)扇功率，配備2個(gè)臺(tái)灣ADDA公司軸流風(fēng)扇，大大地提高了功率元件的熱穩(wěn)定性。
高頻爐功率通過(guò)軟件控制的程序升溫實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)。
高頻感應(yīng)圈加有特種涂層，消除了線圈因氧化等原因造成的打火危險(xiǎn)。
氣路系統(tǒng)
根據(jù)氣動(dòng)原理，設(shè)計(jì)了多路供氧，全自動(dòng)反吹排灰，全自動(dòng)清掃爐頭，爐頭恒溫加熱裝置，多級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)。氣路部件包括電磁閥、氣缸、氣路管、氣路接頭全部采用國(guó)際知名進(jìn)口元件，電磁閥壽命達(dá)百萬(wàn)次以上，氣缸采用無(wú)油潤(rùn)滑技術(shù)，適用于惡劣現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，從根本上解決了國(guó)內(nèi)產(chǎn)品常見的氣路系統(tǒng)的可靠性和密封性難題。
爐頭設(shè)計(jì)：爐頭是設(shè)備上唯一連接氣路、燃燒爐、檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，起著提供燃燒用氧氣凈化燃燒氣以適用于檢測(cè)系統(tǒng)要求。爐頭內(nèi)裝有超細(xì)孔徑的金屬過(guò)濾網(wǎng)，能可靠地過(guò)濾燃燒中的粉塵，凈化進(jìn)入分析系統(tǒng)的氣體，保護(hù)檢測(cè)元件。金屬過(guò)濾網(wǎng)具有氣阻小，強(qiáng)度高，耐腐蝕，易清洗使用壽命長(zhǎng)（百萬(wàn)小時(shí)以上），機(jī)械尺寸精度高，密封性好等特點(diǎn)。
爐頭恒溫加熱裝置：爐頭恒溫加熱裝置在加熱的同時(shí)對(duì)爐頭溫度實(shí)施精確控制，使得開機(jī)即可分析，無(wú)須預(yù)熱，無(wú)須對(duì)氣路系統(tǒng)進(jìn)行飽和處理，減少?gòu)U樣，更能保證分析的準(zhǔn)確性，尤其是低含量硫的分析更穩(wěn)定和準(zhǔn)確。
多路供氧設(shè)計(jì)：特有的頂吹氧系統(tǒng)，通過(guò)控制燃燒氣流的運(yùn)行路徑，既保證了氣路的通暢，又保護(hù)了金屬清掃刷及金屬過(guò)濾網(wǎng)。專用大流量供氧通道結(jié)合防塵噴口設(shè)計(jì)，既保證了各種材料，尤其是原材料、鐵合金等難溶樣品分析時(shí)大流量的供氧需求，同時(shí)有效防止燃燒產(chǎn)生氧化物粉塵進(jìn)入供氧系統(tǒng)，使儀器工作的穩(wěn)定性和可靠性大大提高。
氣路多級(jí)穩(wěn)壓設(shè)計(jì)：氧氣減壓表一級(jí)穩(wěn)壓，精密流量控制閥二級(jí)穩(wěn)壓，精密氣體流量控制器三級(jí)穩(wěn)壓。根據(jù)紅外檢測(cè)原理氣路系統(tǒng)的壓力直接影響分析結(jié)果，分析氣體流量越穩(wěn)定，分析精度越高。
自動(dòng)清掃和排灰設(shè)計(jì)：由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制排灰過(guò)程。每次分析能排除大氣背景元素干擾，有效消除空氣中水分對(duì)硫的影響。每次分析結(jié)束自動(dòng)正壓脈沖排塵，把燃燒產(chǎn)生的大部分氧化物粉塵排出機(jī)外。該機(jī)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，已經(jīng)歷過(guò)了10多年的時(shí)間考驗(yàn)。全自動(dòng)清掃裝置能自動(dòng)同時(shí)清掃金屬過(guò)濾網(wǎng)和石英管內(nèi)的粉塵，可大幅度提高原材料分析的穩(wěn)定性，同時(shí)減少設(shè)備維護(hù)工作，為連續(xù)分析提供了保證。而且又降低使用人員手工清掃金屬過(guò)濾網(wǎng)等勞動(dòng)強(qiáng)度
氣路設(shè)計(jì)：整機(jī)一體化設(shè)計(jì)使得氣路系統(tǒng)連接線路大大縮短，整機(jī)氣路系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔可靠，同時(shí)氣路的縮短也大大降低了因氣路系統(tǒng)中管壁吸附釋放效應(yīng)對(duì)分析結(jié)果帶來(lái)的影響。
多級(jí)過(guò)濾除塵設(shè)計(jì)：采用金屬過(guò)濾網(wǎng)及獨(dú)特的粉末過(guò)濾芯過(guò)濾燃燒后的灰塵即燃燒后的氣體經(jīng)過(guò)金屬過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾，然后經(jīng)過(guò)干燥劑試劑瓶中的石英棉過(guò)濾最后氣體通過(guò)超精細(xì)粉末過(guò)濾芯進(jìn)入氣室，三重過(guò)濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)保證紅外檢測(cè)氣室不會(huì)受到污染，免除用戶清洗氣室的困擾（氣室清洗需要專業(yè)水平）
電路系統(tǒng)
電路系統(tǒng)絕大部分采用原裝進(jìn)口集成貼片式芯片，全部采用機(jī)械焊接，加上專業(yè)篩選的電子元器件保證了電路板長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。電源系統(tǒng)采用固態(tài)軍用電源模塊，電源模板帶短路保護(hù)功能，耐電流沖擊，防塵、簡(jiǎn)潔可靠；連線采用扁平線接插件代替插槽形式，消除由于接觸不良帶來(lái)的故障隱患，提高了整個(gè)電路的可靠性及線路之間的連接可靠性。電路系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸線等電路均有專業(yè)的防干擾措施，有效減少了電磁干擾帶來(lái)的影響。
數(shù)據(jù)采集板
國(guó)內(nèi)首家采用ARM9技術(shù)的AD數(shù)據(jù)采集板，運(yùn)算速度更快，采集精度更高，抗干擾能力更強(qiáng)，數(shù)據(jù)采集板和控制板高度集成一體，避免兩塊板子用連線連接造成的不必要干擾等現(xiàn)象。
紅外檢測(cè)系統(tǒng)
核心部件紅外檢測(cè)池選用高效、長(zhǎng)壽命的鉑銠合金貴金屬微型紅外光源及金屬反射鏡；調(diào)制系統(tǒng)采用單片機(jī)控制的高精度進(jìn)口步進(jìn)電機(jī)，達(dá)到了調(diào)制頻率的長(zhǎng)期穩(wěn)定，再結(jié)合處于國(guó)際先進(jìn)水平的歐洲原裝進(jìn)口的窄帶濾光片、集成紅外傳感器等專有元件、高精度A/D采樣卡。使整機(jī)有極高的檢測(cè)靈敏度，可有效檢測(cè)ppm級(jí)的碳硫含量。進(jìn)口的高效窄帶紅外濾光片，矩形系數(shù)好，截止深度高，特征波長(zhǎng)透射率，帶寬小，中心波長(zhǎng)定位精度高，更好的屏蔽其他元素譜線的干擾，徹底排除高含量碳對(duì)低硫分析背景吸收的干擾。進(jìn)口紅外傳感器，常溫工作，探測(cè)率優(yōu)于國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品，處于國(guó)際領(lǐng)先水平，滿足超低含量分析要求，同時(shí)進(jìn)口紅外傳感器的穩(wěn)定性和可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)內(nèi)產(chǎn)品。
線性化定標(biāo)
紅外碳硫分析儀是通過(guò)檢測(cè)CO2及SO2氣體對(duì)紅外輻射吸收量來(lái)分析物質(zhì)中的碳硫元素含量；線性化定標(biāo)是儀器數(shù)據(jù)中關(guān)鍵技術(shù)，由于郎伯比爾定律是符合指數(shù)規(guī)律，又因紅外濾光片具有一定帶寬，氣體吸收系數(shù)不是常數(shù)，因而要獲得積分面積線性化定標(biāo)是十分困難的。我們常年和中國(guó)科技大學(xué)專家合作，在定標(biāo)模式、計(jì)算法、定標(biāo)軟件的設(shè)計(jì)均有重大突破，在全量程范圍內(nèi)獲得很好的線性度。特有的2048個(gè)斷點(diǎn)全量程線性化定標(biāo)技術(shù)，加上重量線性補(bǔ)償、壓力、流量、溫度等補(bǔ)償，保證了在全量程范圍內(nèi)從低含量到高含量對(duì)末知樣品的分析精度，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制和科研機(jī)構(gòu)尤其重要。
程序升溫功能
高頻紅外碳硫分析儀程序升溫功能目前只有進(jìn)口儀器等極少數(shù)幾家擁有此項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)的運(yùn)用可以大大地提高碳硫檢測(cè)精度。
不同種類的材料，在燃燒過(guò)程中的元素釋放是不一樣的，用同一種燃燒功率無(wú)法滿足所有材料的分析，同一種材料在一次分析過(guò)程中的不同階段也需要不同的燃燒功率，因此在分析不同種類的材料時(shí)，根據(jù)樣品中碳硫元素釋放要求設(shè)置最佳燃燒功率從而控制所需的燃燒穩(wěn)定，在分析高含量樣品時(shí)，可以通過(guò)控制高頻功率控制釋放速度，提高高含量的分析精度；在分析超低含量時(shí)，通過(guò)程序升溫功能有效的處理樣品表面吸附及坩堝空白，從而提高低碳的分析精度。
技術(shù)參數(shù)：
測(cè)量范圍：碳：0.00001%－－100% 硫：0.00001%－－100%
最小讀數(shù)：0.00001%
儀器精度：碳：1.0ppm 硫：1.0ppm
分析精度：碳：RSD≤0.5% 硫：RSD≤1.0%
分析時(shí)間：20—40S
電子天平稱量精度：0.0001g
分析誤差：碳符合IS09556標(biāo)準(zhǔn) 硫符合IS04935標(biāo)準(zhǔn)
配置：
| 序號(hào) | 名稱 | 說(shuō) 明 | 數(shù)量 |
| | HCS-216A高頻紅外碳硫分析儀 | *高頻爐:功率2.5kw，振蕩頻率18MHZ，一體機(jī)設(shè)計(jì) *電子管：3.5kw風(fēng)冷陶瓷電子管（軍工生產(chǎn)） *真空電容：100A真空陶瓷電容（軍工生產(chǎn)） *氣路系統(tǒng)：電磁閥、氣缸、氣管、氣路接頭等氣動(dòng)元件采用國(guó)際知名品牌產(chǎn)品。 *紅外檢測(cè)系統(tǒng)：窄帶濾光片、紅外傳感器原裝進(jìn)口 *集成電源：兩個(gè)航天高精度穩(wěn)壓集成電源（軍工生產(chǎn)） *流量控制器：LK02A高精度氣體流量控制器 *程序升溫功能：晶閘管控制模塊 *數(shù)據(jù)采集板：運(yùn)用ARM9技術(shù)的AD數(shù)據(jù)采集板（數(shù)據(jù)采集板和控制板高度集成一體） *上下位機(jī)采用網(wǎng)口、USB2.0兩種接口通訊 | 1臺(tái) |
| 2 | 電子天平 | 瑞士梅特勒（精度萬(wàn)分之一） | 1臺(tái) |
| 3 | 電腦 | 清華同方、2G以上內(nèi)存、500G硬盤、DVD-ROM;19寸液晶 | 1臺(tái) |
| 4 | 打印機(jī) | 惠普激光打印機(jī) | 1臺(tái) |
| 5 | 分析軟件 | | 1套 |
| 6 | 使用說(shuō)明書 | | 1本 |
| 7 | 隨機(jī)備件 | 詳見標(biāo)準(zhǔn)清單 | 1套 |
| 8 | 合格證 | | 1本 |
| 9 | 裝箱單 | | 1份 |
紅外檢測(cè)原理
CO2、SO2等極性分子具有永久電偶極矩，因而具有振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等結(jié)構(gòu)。按量子力學(xué)分成分裂的能級(jí)，可與入射的特征波長(zhǎng)紅外輻射耦合產(chǎn)生吸收，朗伯—比爾定律反應(yīng)了此吸收規(guī)律。
I＝I0exp（－aPL）
式中：I0——入射光強(qiáng)
I——出射光強(qiáng)
a—— 吸收系數(shù)
P——該氣體的分壓強(qiáng)
L——分析池的長(zhǎng)度
HCS系列紅外碳硫分析儀利用了CO2及SO2分別在4.26mm及7.4mm處具有較強(qiáng)吸收帶這一特性，通過(guò)測(cè)量氣體吸收后的光強(qiáng)變化量,分析CO2及SO2氣體濃度百分含量，間接確定被測(cè)樣品中的碳、硫元素的百分含量。
分析室包括紅外光源、反射鏡、調(diào)制盤、吸收池、濾光片和探測(cè)器。紅外光源用電加熱到800℃左右產(chǎn)生紅外輻射光，經(jīng)調(diào)制器把光信號(hào)調(diào)制成80Hz的交變信號(hào)入射到吸收池，該紅外光經(jīng)吸收池中的CO2及SO2 氣體吸收后，再經(jīng)過(guò)窄帶濾光片濾去除上述波長(zhǎng)外的其它光輻射的能量，入射到探測(cè)器上，則探測(cè)器上測(cè)到的是與CO2及SO2氣體濃度相對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)，經(jīng)過(guò)探測(cè)器光電轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，放大后輸出模擬量信號(hào)，經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過(guò)USB通信口送上位微機(jī)歸一化處理，積分反演為碳硫元素的百分含量。
高頻紅外碳硫儀的分析流程為：分析時(shí)先在電子天平上稱得樣品重量，輸入微機(jī)，也可通過(guò)鍵盤輸入，加入助熔劑后送進(jìn)高頻爐燃燒室，開始分析，第一階段為吹氧階段，首先打開相應(yīng)電磁閥，按分析流程通氧氣，目的清除管道內(nèi)殘留的CO2及SO2氣體，當(dāng)CO2及SO2 氣體含量為零時(shí)，被測(cè)氣體分壓強(qiáng)P為零，這時(shí)采到信號(hào)為純氧條件基準(zhǔn)信號(hào)V0；第二階段為分析釋放階段，打開高頻爐，加熱樣品到釋放溫度，這時(shí)樣品在高溫富氧條件下立即氧化生成CO2及SO2氣體，由氧氣作載氣輸送到吸收池，放大器輸出信號(hào)隨被測(cè)氣體濃度增加而減少，經(jīng)歸一化處理后，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化定標(biāo)，分析結(jié)束后對(duì)線性定標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行面積積分、乘以系數(shù)、除以樣品重量，扣除空白獲得樣品中碳、硫元素的百分含量。
應(yīng)用領(lǐng)域：
儀器適用范圍：黑色金屬、有色金屬、合金、碳化物、稀土金屬、礦物質(zhì)等各種固體原材料。
