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气体分析仪器概述

分析仪器是用以测量物质（包括混合物和化合物）成分和含量及某些物理特性的一类仪器的总称，用于实验室的称为实验室分析仪器，用于工业生产流程的称为工业气体分析仪器，亦称为流程分析仪器。

工业气体分析仪器除广泛用于化工、炼油、冶金等部门的生产流程外，还用于半导体材料生产中微量杂质的分析、内燃机效率的测定、环境监测以及国防和空间技术等方面。

由于分析仪器中应用的物理、化学原理广泛而复杂，其分类方法也各不相同。

按照仪器工作原理的不同可分为光学式分析仪器、热学式分析仪器、电化学式分析仪器、色谱仪、……等等；按分析对象的不同又可分为气体分析器、液体分析器、湿度计、……等等。

仪器分类是一个复杂的问题，无论是按仪器的工作原理分类，还是按分析对象分类都有一定的局限性，但是只要科学上是正确的，并有利于生产和使用就不必强求统一。

随着科学技术的不断发展，各种分类方法都将进一步完善。

一、气体分析仪器的组成

气体分析仪器的工作原理互不相同，其结构和组成也各有差异，但是它们都由一些共同的部件和基本的环节所组成。

1、发送器部分

发送器（也称传送器）是仪器的“心脏”部分，其主要任务是将被测组分浓度的变化或物质性质的变化转变成某种电参数的变化，这种变化通过一定的测量电路转变为相应的电压或电流输出。

在自动分析仪器中，发送器常常是检测部分和测量电路的总称。

2、放大器部分

发送器输出的信号往往比较微弱，不足以推动二次仪表工作，需要配置放大器。

放大器的作用是把发送器输出的信号放大后供给二次仪表。

有些发送器输出的信号可以直接推动二次仪表，不需要设置专门的放大器。

3、二次仪表

指示仪表、记录器等显示装置统称为二次日仪表，自动分析仪器大多采用电流表或电子电位差计作为二次仪表。

目前采用小型数据处理装置的数字指示型二次仪表已日渐增多。

4、取样和预处理装置

气体分析仪器取样装置的任务是将被测样品自动、连续地送入发送器、取样装置主要包括减压、稳流、预处理和流路切换等。

预处理装置主要包括过滤器、分离器、干燥器、冷却器、转化器等。

由于工艺流程和被测样品的多样性，预处理装置要根据具体分析对象进行选择。

总之，取样和预处理系统应为发送器提供有代表性的、干净的、符合发送器技术要求的样品。

5、辅助装置

气体分析仪器除以上基本部件外，根据其工作原理和使用场合的不同，还需要设置一些辅助装置，如恒温控制器、电源稳定装置以及防震防爆装置等。

气体分析仪器一般由上述基本部分组成，但每一台分析仪器不一定都具备这些部件。

二、气体分析仪器的主要技术性能

目前，气体分析仪器还是一门年轻的工业，我国对其各项技术性能的定义和指标还没有统一的规定。

这里仅就气体分析仪器最基本和主要的技术性能作一粗浅的说明。

1、精度和误差

精度#（即准确度）和误差（一般指相对误差）是同一问题的不同表示方法，一台仪器精度低或高，实际上也就是误差大或小。

分析仪器的误差是指仪器指示值与实际值之间的差异程度，而所谓精度是说明指示值与实际值相吻合的程度，误差愈小，精度愈高。

目前习惯上把分析仪器的精度由高至低分为：

1.0,1.5,2.0,2.5,4.0,5.0,6.0,10.0,15.0,20.0等十级。

根据误差的性质，在自动分析仪器中将其分为基本误差和附加误差两种，基本误差是指在所规定的使用条件下仪器的测量误差，在仪器精度等级前加上“±号”和“%”号即构成仪器的基本误差，如精度等级为1.0，1.5,5.0的仪器，其基本误差相应为±1.0%,±1.5%,±5.0%。

附加误差则是在使用条件超出规定范围时，所增加的测量误差。

2、灵敏度

灵敏度是指仪器输出信号变化与被测组分浓度变化之比，它是分析仪器质量的重要指标之一。

这一数值愈大，表明仪器愈敏感，即被测组分浓度有微小的变化时，仪器就能产生足够的响应信号。

3、响应时间

响应时间是表达当被测组分的浓度发生变化后，仪器输出信号跟随变化的快慢，一般以样品含量发生变化时开始，仪器响应到达指示值的90%时所需要的时间即为响应时间，另一种表示方法是仪器响应到达指示值的63%时所需要的时间，也称时间常数。

气体分析仪器的响应时间愈短愈好，尤其是在以自动分析仪器的输出作为自动控制系统的信号源时，这一特性更加重要。

＊精度应与精密度相区别，精密度是指经多次测量，其结果相互符合的程度。

第一章磁性氧气分析器

在化工生产过程中，特别是在各种燃烧和氧化反应过程中，以及空气分离工艺过程和安全保护等方面，准确测量和严格控制混合气体中的氧含量具有十分重要的意义。

目前氧气自动分析的方法可分为两类：

一类为电化学法，如原电池法，去极化法等；另一类为物理分析法，即利用氧气的顺磁性进行分析。

电化学法具有灵敏度高，选择性好等特点，但由于测量信号与氧浓度仅在低浓度时有较好的线性关系，目前主要用于微量氧的分析。

磁性氧气分析器根据作用原理的不同，又分为热磁式氧气分析器和磁力机械式氧气分析器两种，而且都具有响应速度快，稳定性强，不消耗被分析气体，使用简便等优点。

磁力机械式氧气分析器更有不受背景气体导热率、热容的干扰和具有良好的线性响应，精度高等优点。

第一节磁性氧气分析器的理论基础

在外磁场的作用下物质的分子会被感应磁化而具有一定的磁性，同时在其内部产生一个附加磁场。

物质中的磁感应强度B等于外磁场强度H和附加磁场强度H’之和，

（1.1）

物质内部产生的附加磁场强度H，与外磁场强度H成正比关系，

，将此式代入式（1.1）则有

（1.2）

式中，x—物质的磁化率；

µ—物质的导磁率。

各种气体的磁化率是不同的。

常见气体在标准状况下的磁化率见表1-1。

由表可见，氧的磁化率为正，并远比其他气体的磁化率高得多。

表1-1常见气体在标准状况下的磁化率

气体

X×109

[C.G.S.制]

气体

X×109

[C.G.S.制]

气体

X×109

[C.G.S.制]

氧

一氧化氦

空气

二氧化氦

乙炔

+146

+53

+30.8

+9

+1.0

甲烷

氦

氢

氖

氮

+1.0

-0.083

-0.164

-0.32

-0.58

水蒸汽

氯

二氧化碳

氨

氩

-0.58

-0.6

-0.81

-0.81

-0.86

由式（1.2）可知物质的磁化率x和物质的导磁率µ之间存在以下关系，

（1.3）

从式（1.3）可知,当导磁率µ＞1时，磁化率x为正，当µ＜1时，x为负，实践证明，x为正值的物质处于磁场中会受到磁场的吸引，我们将它称之为顺磁性物质。

X为负值的物质处于磁场中则被排斥，称为反磁性物质。

根据上述说明，氧气是一种顺磁性气体。

顺磁性气体的磁化率服从居里定律，

（1.4）

式中，C——居里常数；

p——气体的密度；

T——气体的绝对温度。

根据波义耳定律，气体的密度P为，

（1.5）

式中，P——气体压力；

R——气体常数；

M——气体的分子量。

将式（1.5）代入式（1.4），

（1.6）

从式（1.6）可知，当其他条件固定时，气体的磁化率与绝对温度的平方成反比，温度升高时，磁化率即迅速降低，这就是制造热磁式氧气分析器的理论根据，同时我们还看到，当温度不变时，气体的磁化率与气体压力P（混合气体中则是该气体的分压）成正比，这就是磁力机械式氧气分析器的理论依据，或者说磁力机械式氧气分析器是测量氧的分压的。

互不进行化学反应的多组分混合气体，其磁化率可由下式求得，

（1.7）

式中，X混——混合气之磁化率；

xⅰaⅰ——分别代表第ⅰ组分的磁化率及其含量；

x,a——分别代表氧气的磁化率及其含量；

x非——混合气中非氧组分的磁化率。

从表1.1中得知氧气的磁化率远比其他气体为高，因此式（1.7）的末项是微不足道的。

将末项忽略不计时，混合气体的磁化率就仅仅取决于氧气的含量，这样就可以根据混合气体的磁化率来判定其中的含氧量。

虽然氧气的磁化率很高，但其绝对值却很小，直接测量是很困难的，在氧气分析器中常利用气体磁性变化时所引起的另一物理现象来间接测量，例如：

（1）处于非均匀磁场中的物体，当其周围气体磁性变化时，就会受到吸引力或排斥力。

通过对此作用力的测量，可以间接测得气体中的氧含量，应用这种方法可以做成磁力机械式氧气分析器。

（2）在顺磁性气体中，具有温度梯度和磁场梯度时，，由于气体气体温度升高，其磁化率很快下降，因而会产生气体对流（热磁对流）。

应用磁化率与温度间这一关系可以作成热磁式氧气分析器。

根据第一种方法作成的磁力机械式氧气分析器，国内已经生产，并在生产工艺流程中应用。

根据第二种方法作成的热磁式氧气分析器，在生产工艺流程中使用广泛，是本章讨论的重点。

第二节热磁式氧气分析器的工作原理

我们用图1.1（内对流式发送器）说明仪器的工作原理和工作过程。

图中永久磁铁的两磁极N，S间建立了强力非均匀磁场。

热丝元件r1和r2放置在非均匀磁场一侧，作为惠斯通电桥的两个桥臂，通电加热到200—400℃。

当含氧的被分析气沿管道1进入环室2时，其中一部分气体因扩散进入分析室3。

氧气为顺磁性气体，在磁场吸引力作用下，向热敏元件r趋近，被热敏元件加热，其磁化率迅速降低。

未被加热的氧气温度低，磁化率高，受磁场吸力较大，与被加热的气体相互排斥。

这一过程不断进行，就形成了热磁对流，或称磁风，由于热磁对流现象的产生，热丝的热量被带走，使热敏元件温度下降，热敏元件由电阻温度系数较大的铂丝制作，其阻值随温度变化而改变，当热敏元件周围的气体产生热磁对流时，在惠斯通电桥的输出端便会有不平衡信号输出，此不平衡信号的大小，即反应被测气体中氧的含量。

在讨论热导式分析器时，我们知道，热丝热量的散失是通过对流（在此包括热磁对流和自然对流）、热传导、热辐射三种方式进行，因此在热磁式氧气分析器的设计中应尽量减少传导散热和辐射散热在总散热中所占的比例。

电桥输出端的不平衡信号△V在理论上与下列因素有关，

（1.8）

式中，A——仪器的结构常数；

——分别为被测气中氧的百分含量，及氧气的磁化率；

I——测量电桥的供电电流；

T——环境温度；

P——气体压力；

——磁场强度与给定方向上磁场梯度的乘积。

式（1.8）即为热磁式氧气分析器的理论刻度方程。

热磁式氧气分析器的理论比较复杂。

上述方程只能粗略地表明影响△V的主要因素。

实际上在重力场中，热磁对流总是伴有自然对流，因此△V还受倾斜度、重力加速度，以及非氧组分，特别是氢的影响（氢气与氧气的导热率相差很大），此外△V还与被测气之密度、粘度及热容量有关。

在仪器设计中考虑了这些引起附加误差的因素对仪器的影响，实际上主要是通过实验方法确定的。

工业用热磁式氧气分析器的测量系统分为两类。

第一类为直流单电桥测量系统，见图1.2。

测量电桥由热敏元件r1,r2和固定电阻R3,R4组成，其中r1处于非均匀磁场作用下。

当被测气体中有氧气存在时，热敏元件r1受热磁对流作用，导致其阻值发生变化，通过电桥输出的不平衡信号，经毫伏一毫安变送器转换成0-10毫安的输出电流。

为了消除电源波动的影响，仪器由半导体稳压电源供电。

环境温度的变化，必然影响单电桥测量系统的输出值，尤其在氧含量很高和量程很小时仪器的灵敏度就会降低，各项附加误差就相对增加（温度误差和环境倾斜度等）。

为了确保仪器的精度，发送器需要置于恒温环境中，这样就使得仪器的结构变得更为复杂。

第二类是双电桥补偿式测量系统，其工作原理见图1.3，其中R1，R2，R3，R4组成参比电桥，R5，R6，R7，R8组成测量电桥。

R2，R6为热敏元件、处于非均匀磁场中；R1，R5亦为热敏元件，周围没有磁场。

R3，R4，R7，R8为固定电阻。

由于热磁对流作用，相应地增强或减弱，使测量电桥产生在参比电桥的输出端产生一与空气中氧含量相对应的不平衡电压△V1。

被测气体沿R5，R6通入。

而当被测气中的氧含量高于或低于空气中的氧含量时，由于热磁对流作用相应地增强或减弱，使测量电桥产生一不平衡电压△V2，两电桥的输出同时捧到

比值支送器的输入端，则仪器的输出为：

（1.9）

式中，K——常数；E——仪器的输出信号。

由此可见，仪器的输出信号仅与△V2和△V1的比值有关。

当外界条件，如环境温度、倾斜度、大气压力、磁性强弱等因素发生变化时，将同时影响两电桥的输出，使比值保持不变，因而大大提高了仪器的测量精度。

由于采用双电桥测量系统的仪器不需要恒温系统，使仪器启动迅速，使用方便，这类双电桥测量系统主要用于在量程较宽的仪器中，采用双电桥测量系统的仪器配合比值变送器，能输出0-10毫安的统一信号，故能满足DDZ调节系统的要求。

在某些情况下，仪器不需要输出0-10毫安的电流时，可将两电桥的输出接到二次仪表上，直接进行指示和自动记录。

其工作原理可参见第三章QRD氢气分析器的测量系统。

这种测量系统实际上是以二次仪表作为除法器，精度高、结构简单，其缺点是不便于信号的进一步处理及与其他调节和计算单元相联系。

双电桥补偿测量线路也可以分别采用两个直流电源供电，但两电源的交流供电应来自同一电网。

第三节热磁式氧气分析器的发送器系统

发送器是仪器的心脏部分，被测气体中的氧在这里转换成测量电桥的输出信号，因此发送器的性能基本上决定了整台仪器的性能。

在设计发送器系统时，希望具有较高的灵敏度和响应速度及尽可能小的附加误差。

目前热磁式氧分析器的理论还不够完善，因此仪器设计主要依据实践结果进行。

一、外对流式发送器

目前生产的热磁式氧气分析器，大多采用这种形式的发送器。

所谓外对流式发送器是指被测气体在发送器中直接与温度敏感元件相接触。

这种敏感元件一般都是采用细铂丝（直径∮=0.02毫米）绕制而成，并熔封在玻璃中，如图1.4所示。

由于其尺寸可以作得很小（如QZS-5101型热磁式氧分析器热敏元件的直径∮=0.5毫米，长L=20毫米），因而热惯性很小，灵敏度较高。

采用外对流式发送器的仪器具有好的线性响应，环绕倾斜度影响小，稳定性较好等优点，但受背景气中导热率很大的氢气影响较大，仪器精度降低。

这种发送器适用于量程较宽的仪器中。

图1.5是一种外对流式发送器原理图，测量室与参比室在结构上完全一样，其差别仅在测量室下面靠近敏感元件处有一对永久磁铁的磁板，在敏感元件周围建立起了不均匀磁场。

这样在测量室中除有热对流外，还有热磁对流存在，测量室中的气体与主气管中气体就可以进行交换。

主气管中冷气体的磁化率高于测量室中热气体的磁化率，冷气体被吸入测量室中并把热气体排走，热磁对流的形成改变了测量室和参比室中两个敏感元件的散热条件，敏感元件间的温差导致了阻值的改变。

两个敏感元件作为惠斯通测量电桥的两个桥臂，通过测量电桥测出气体中氧的含量。

通过以上讨论我们对外对流式发送器有一初步的了解，下面将分别讨论此类发送器的主要特点。

1、敏感元件与磁场空间相对位置的关系

在热磁式氧气分析器中，敏感元件同时受到热磁对流和自然对流的作用，因此它与磁场的相对位置将会影响这两种对流的相互关系，从而影响仪器的特性。

目前采用这类发送器的敏感元件多为水平放置，这样可以减少传导散热，使仪器有较高的灵敏度和稳定性。

我们把敏感元件与磁场空间的位置关系，用热磁对流方向与自然对流方向之间的夹角∝表示。

所谓热磁对流方向是垂直于磁场等位而且指示磁场强度降低的方向，而自然对流方向是指向地球引力减小的方向。

在热敏元件水平放置的发送器中，其热磁对流方向与自然对流方向之夹角∝各不相同，图1.6中是∝=0°和∝=180°时的两种氧气分析器的刻度曲线。

当∝=0°时，自然对流与热磁对流的方向相同，随着被测气体中氧含量的增加，仪器的输出也随之增加，但当氧含量超过15%后，仪器刻度曲线呈现出非线性，氧含量达80%以上时刻度曲线的非线性更加严重，此时仪器的灵敏度大大下降，如图1.6曲线1所示。

一般认为，当∝=0°时，仪器的灵敏度最高，线性较好，环境倾斜度的影响较小。

但到接近量程上限时就出现灵敏度下降的现象，因此不宜作氧纯度的分析。

当∝=180°时，热磁对流与自然对流方向相反。

被测气中氧含量增加时，开始阶段热磁对流与自然对流部分抵消，仪器输出下降，如图1.6中曲线I所示。

氧含量增加到一定程度后，两种对流互相抵消，仪器输出达到最小值，之后热磁对流超过自然对流，刻度曲线转为向上增加。

当两者之差等于自然对流时，刻度曲线与横座标相交，氧含量继续增加时，热磁对流大大超过自然对流，刻度曲线迅速上升，在横座标下面曲线有双解，不能实际使用；在横座标上部（氧含量高时），曲线的灵敏度远比∝=0°时为高，可用作高氧含量的测量，但其缺点是对大气压力误差不能补偿。

2、磁力系统与灵敏度的关系

由仪器的理论刻度方程式（1.8）可知，当发送器的结构一定时，仪器灵敏度与磁场强度及磁场梯度的乘积（H·dH/dx）成正比，为了提高仪器的灵敏度，应当采用较高的磁场强度。

目前采用的磁场强度一般在5000-10,000高斯左右。

当磁场强度一定时，磁场梯度，即敏感元件在磁场中的位置对灵敏度起主要作用。

实践证明，当敏感元件距磁极很近时，灵敏度反而不高，而离开一定距离，灵敏度却能达到最高，距离再大则迅速下降。

这是因为当距离很近时，虽然H很高，但dH/dx亦达到最大值，从而使仪器灵敏度达到最大值，在仪器的调整过程中，必须仔细调整敏感元件与磁极的距离。

以使仪器灵敏度达到最大值。

在量程范围较大的仪器中，灵敏度已不是主要矛盾，而应当考虑仪器的线性特性，实践证明，采用较低的磁场强度有利于改善刻度的线性特性，因此在量程范围较大的仪器中，都采用较低的磁场强度。

3、敏感元件散热状态与附加误差的关系

根据上述的理论，仪器的灵敏度与大气压力成正比，当大气压力发生变化时，主要是影响对流散热，从而引起仪器指示值的变化。

当被测气体中不含氧时，仪器指示在零位，没有热磁对流产生，元件的散热主要由自然对流决定。

从理论上讲，测量和参比两元件的散热状态完全一致时，大气压力的变化虽然也会影响对流散热，但因对二者的影响相同，仪器不会发生零点漂移。

但在实际上两元件的散热状态不可能完全一致，又因散热状态主要取决于两元件的相对高度，因此可以用调整元件相对高度的方法来减小大气压力对仪器零点的影响。

非测量组分，特别是导热率很大的氢也会改变元件的散热状态，从而产生对仪器零点的影响。

非测量组分的影响同样可以通过调整元件高度来消除。

至于上述因素对仪器满度的影响，则不尽相同，其结果是使仪器的选择性差，精度降低，这就是外对流式发送器的主要缺点。

理论上，这些影响是不能消除的，只能通过适当调整元件的高度，使附加误差合理分布。

二、对流式发送器

通过上述讨论，对外对流式发送器已有一初步的概念。

所谓内对流敏感元件是指热磁对流现象在元件内部进行。

因此，这种元件皆呈管形，而敏感元件绕在管的四周，采用内对流敏感元件的发送器，称为内对流式发送器，在热磁式氧气分析器使用初期就是采用这种发送器，外对流式发送器出现后逐步代替了内对流式发送器，但内对流式发送器具有灵敏度较高，非测量组分影响较小等优点。

目前在小量程（如0-1%O2）和抑制零点（量程不从零开始如98-100%O2）的仪器中，仍广泛使用。

内对流式发送器即所谓“环室式发送器”，已在热磁式氧气分析器的工作原理中介绍，参见图1.1所示。

下面对环室式发送器的几个主要特性作一初步的讨论。

1、敏感元件空间位置与仪器特性的关系

当环室式发送器中敏感元件的空间位置发生变化时在重力场的作用下，元件内部的自然对流就会发生变化，从而导致仪器指示值的变化。

我们用环境倾斜度，即元件轴心与水平方向的夹角∮来表示敏感元件的空间位置。

在目前采用环室式发送器的氧分析器中有∮=0°及∮=90°等两种发送器，图1.7为环室式发送器在不同倾角时的刻度曲线。

环境倾斜度∮=0°时，敏感元件水平放置，元件内部只有热磁对流而无自然对流，当氧含量接近零时，灵敏度最高，氧含量增高时，灵敏度下降，曲线呈严重的非线性。

因此这类发送器宜用于测量低含氧量的仪器。

环境倾斜度∮=90°时，仪器的刻度曲线有些特殊之处，此时在敏感元件内部热磁对流和自然对流方向相反，在零位时，元件只受自下而上的自然对流的影响。

随着氧含量的增加，热磁对流逐渐加强，与自然对流抵消一部分，到两者大小相等方向相反时，仪器灵敏度达到最高，曲线出现拐点，之后，对流方向改为自上而下，灵敏度逐渐下降。

这种发送器灵敏度的最高点是在氧含量较高时才出现，因此可用于“抑制零点”的氧气分析器。

从上述讨论可以看出，对于内对流式发送器的氧气分析器环境倾斜度引起的误差是不可避免的。

从上述讨论可以看出，对于内对流式发送器的氧气分析器环境倾斜度引起的误差是不可避免的。

2、大气压力对仪器性能的影响

大气压力对仪器的零位和满度的影响是不同的，对于零位的影响可以通过相应的调整加以消除，但对满度的影响理论上是不能消除的。

我们仍以∮=0°和∮=90°两种发送器来说明大气压力对仪器零位的影响及消除方法。

当∮=0°时，只要敏感元件处于水平位置，被测气中不含氧，敏感元件内部就不会有气体对流产生（包括热磁对流和自然对流）。

此时大气压力的变化不会引起零位变化，因此可通过调整敏感元件水平位置来消除大气压力对零位的影响。

采用内对流式发送器的仪器多用于纯氧和小量程分析，因此仪器的各项附加误差相对增加，采用∮=90°的发送器可以有效地减少各项附加误差，其刻度曲线见图1.7。

在刻度曲线的拐点处，敏感元件中热磁对流和自然对流大小相等方向相反，无气流通过。

我们把敏感元件中没有气流通过时的氧含量称补为偿点，在补偿点处仪器的指示值与压力无关。

若我们将补偿点人为地调节到仪器量程的中点，则大气压力的影响可减少到最小，当仪器结构一定时，可以用改变磁场强度或发送器的倾角∮来调节补偿点。

国产QZS-5108型氧气分析器就是用磁分路器改变磁场强度来改变补偿点。

小量程及抑制零点的氧分析器皆可采用调节补偿点的方法提高测量精度。

3、背景气中非氧组分对仪器性能的影响

非氧组分对仪器零点的影响主要由气体热传导的差异引起，内对流敏感元件与外对流流敏感元件散热方式不同，内对流敏感元件传导散热在总散热中所占比例较小，带来的影响也较小，当仪器在补偿点时，元件内部无气流通过，非氧组分的变化也不会引起测量零点的变化，这是内对流敏感元件一个重要的优点。

非氧组分对满度的影响在理论上是不能消除的，但与外对流敏感元件相比其影响较小。

另外，内对流敏感元件尺寸较大，能充分利用磁场，有利于提高仪器的灵敏度。

目前生产的内对流式发送器在结构上都大同小异。

热磁式氧气分析器除了以上介绍的两种形式的发送器之外，还有利用各种补偿方法的发送器，如倾角补偿式温度补偿式，磁场强度补偿式和压力补偿式等。

采用补偿法的目的，是为了得到测量范围宽的量程，但目前这几种发送器使用很少，在此不再详述。

第四节热磁式氧气分析器的附加误差

热磁式氧气分析器对气体中氧含量的分析经过了很复杂的变换过程，在这些变换过程中环境因素的改变都可能导致仪器指示的误差。

下面介绍引起热磁式氧气分析器附加误差的主要原因。

1、温度误差

在热磁式氧气分析器中，温度误差是仪器附加误差的主要因素。

根据仪器的理论刻度方程式（1.8），仪器的指示值与环境温度的平方成反比。

图1．8是外对流式发送器的温度特性曲线。

仪器的指示值随温度升高而降低，一般在常温时，环境温度每变化1℃指示值下降1-1.5%，可见热磁式氧气分析器的温度误差是相当大的，远远超出仪器的基本误差范围，因此必须进行温度补偿。

国产热磁式氧气分析器采用的温度补偿方式有双桥测量补偿系统和发送器恒温两种。

双电桥补偿法测量系统的原理参见图1.3。

利用这种系统可以得到很好的温度补偿效果，同时对于大气压力的变化，磁铁磁