TELEDYNE 3190中文操作手册.docx
《TELEDYNE 3190中文操作手册.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《TELEDYNE 3190中文操作手册.docx（59页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
TELEDYNE3190中文操作手册
TeledyneModel3190系列分析仪
中文操作手册
TELEDYNE分析仪器
地址：
16830CHESTNUTSTREETCITYOFINDUSTRY,CA91749
电话:
（888）789-8168;（626）934-1500;（626）961-9221
传真:
（626）961-2538;（626）934-1651
网址:
WWW.TELEDYNE-AI.COM
3190型常量氧分析仪操作手册
内容
介绍
1.1概述……………………………………………………………………………………………3
1.2仪表的主要特征………………………………………………………………………………3
1.3前面板…………………………………………………………………………………………3
1.4后面板…………………………………………………………………………………………4
操作原理
2.1介绍……………………………………………………………………………………………5
2.2微-燃料电池传感器………………………………………………………………………….6
2.2.1操作原理………………………………………………………………………………7
2.2.2微-燃料电池的结构………………………………………………………………….7
2.2.3电化学反应……………………………………………………………………………7
2.2.4压力影响………………………………………………………………………………7
2.2.5标定特性………………………………………………………………………………8
2.3电气原理………………………………………………………………………………………8
2.3.1概述……………………………………………………………………………………8
2.3.2信号处理………………………………………………………………………………9
安装
3.1拆箱………………………………………………………………………………………10
3.2安装………………………………………………………………………………………10
3.2.1仪表的安装……………………………………………………………………………10
3.2.2安装微-燃料电池…………………………………………………………………….10
3.3电路连接……………………………………………………………………………………11
3.4气路连接……………………………………………………………………………………13
3.5预检………………………………………………………………………………………….13
操作
4.1介绍……………………………………………………………………………………………13
4.2功能、数据输入键的使用……………………………………………………………………14
4.3设定分析量程…………………………………………………………………………………15
4.3.1高量程…………………………………………………………………………………15
4.3.2低量程…………………………………………………………………………………15
4.3.3设定模式………………………………………………………………………………15
4.4设定报警点……………………………………………………………………………………15
4.4.1上限报警………………………………………………………………………………16
4.4.2下限报警………………………………………………………………………………16
4.4.3传感器失效报警………………………………………………………………………16
4.5选择固定量程或自动调节量程………………………………………………………………16
4.6标定……………………………………………………………………………………………16
4.7在LED显示屏上显示百分比／PPM级浓度……………………………………………………17
4.8在“SetL”模式时LED的显示…………………………………………………………………17
维护
5.1更换保险丝……………………………………………………………………………………17
5.1.1交流电源型……………………………………………………………………………17
5.1.2直流电源型……………………………………………………………………………18
5.2传感器安装或更换………………………………………………………………………….18
5.2.1更换传感器……………………………………………………………………………19
5.2.2备用传感器的订购和处理……………………………………………………………18
5.2.3拆卸微-燃料电池…………………………………………………………………….19
5.2.4安装一个微-燃料电池……………………………………………………………….20
5.2.5电池质保条款…………………………………………………………………………20
附录
A.1规格………………………………………………………………………………………….20
介绍
1.1概述
Teledyne3190-MT型分析仪是一种基于微处理器的微量氧分析仪，可以实时测量惰性气体或多种混合气体中的微量氧浓度。
它操作简单，响应快，结构紧凑。
3190通常应用于氮气和保护用惰性气体生产的监测。
1.2分析仪的主要特征
分析仪的主要特征包括:
·高辨识率,可精确测得从0-10ppm到0-25%的氧含量。
带有大而明亮的发光二极管读数器。
·操作简单
·尼龙测量池
·先进的微—燃料电池,专为微量氧测量设计。
保用期达12个月。
·不受氧化气体影响
·响应快速，恢复时间短
·基于微处理器的电路，包含：
8位CMOS微处理器，板载RAM和16KBROM。
·两个用户自定义量程（从0－10ppm到0－9999ppm），以满足用户的特殊需求和特殊设备。
·设有空气标定功能。
可方便地标定20.9％的浓度。
·操作人员可以选择自动量程，让系统根据测量对象自动选择合适的量程，也可以锁定为单一量程。
·两个可调的浓度报警点
·传感器失效报警
·RS－232串行通信口，可将浓度和量程数据发至电脑，端口或其他数字设备。
·三个模拟输出：
两个用于输出测量值（0-10Vdc,以及负接地端4-20mAdc），一个用于输出量程识别值（0-10Vdc）。
·结构紧凑且带有流量计，适于室内使用。
1.3前面板
除开关电源外，所有控制和显示均可在前面板上完成。
见图Figure1－1。
前面板有七个薄膜按钮，一个数字读数表，一个LED报警指示灯。
在此只对前面板做简单介绍，详见第四章《操作》。
功能键：
七个薄膜按钮，用于设定分析仪的功能。
·SetHIAlarm设定一个值，当浓度超过它时报警。
·SetLOAlarm设定一个值，当浓度低于它时报警。
·HIRange设定仪器的高分析量程。
（上至0-9999ppm）。
·LORange设定仪器的低分析量程。
（下至0-10ppm）。
·Span标定分析仪精度。
数据输入键：
这两个薄膜按钮用于手动调整LED所显示的测量参数。
·UpArrow上调所显示的参数值。
·DownArrow下调所显示的参数值。
数字式LED读数器：
该数字显示器是一个LED装置，可生成7段数字码，大而明亮，在任何光线条件下都清晰可见。
它有两个功能：
·读取测量值：
显示当前所测的氧浓度值。
·读取测量参数：
当检查或修改用户自定义报警点、量程、以及精度标定值时，读数器也会显示它们的值。
1.4后面板
后面板包含各种电气输入和输出接头。
在图1-2中，分别显示了直流型和交流型仪表的后面板。
这里只对接头进行简单描述，详见手册《安装》一章。
图1－2后面板（交流和直流型）
·电源接口交流型：
100－240Vac，50／60Hz。
这个连接座包括保险丝盒和
电源开关。
直流型：
要求直流电压在10到36V之间。
保险丝盒：
第五章《维护》中将介绍如何更换保险丝。
I/O电源开关：
打开仪器电源（I）或关闭（O）。
·模拟输出0－10Vdc浓度输出。
0－10Vdc量程识别（或过量程识别，可选）输出。
4－20mAdc浓度输出，负接地。
·报警接头上限报警，下限报警，传感器失效报警接头。
·RS－232通信口以串行数字形式输出浓度和量程信号。
2.1介绍
本分析仪包含两个子系统：
1．带有微－燃料电池传感器的分析单元。
2．带有信号处理，显示和控制的控制单元。
分析单元采集样气,并将之传至微－燃料电池传感器的感应面。
微－燃料电池是一种基于电化学原理的流电装置，它可将当前样气中的氧转换为电流。
控制单元对传感器输出进行处理并将之转换成浓度，量程，和报警的电子信号输出，并在一个微氧读数器上显示。
控制单元包含一个微控制器，用于控制分析仪所有的信号处理、输入／输出、和显示。
2.2微—燃料电池传感器
2.2.1操作原理
3190型使用的传感器是一个微－燃料电池，该电池由TAI公司设计和制造。
是密封的、一次性的电化学传感器。
微燃料电池的反应构件有：
一个阴极、一个阳极以及浸泡它们的水溶KOH电解液，浓度为15%。
电池将化学反应的能量转换为外部电子电路的电流。
它的原理类似于一个蓄电池。
但是，微－燃料电池与蓄电池在工作原理上有一个很大的不同：
在蓄电池中，所有的反应物都是在电池内的；而微燃料电池中，其中的一个反应物（氧）来自于设备外部，即一个被连续分析的样气。
因此可以说，微－燃料电池是蓄电池与一个真正燃料电池的混血儿。
（在一个真正的燃料电池中，所有的反应物都储存在设备外。
）
2.2.2解析微－燃料电池
微－燃料电池是一个圆柱体，直径是1又1/4英寸，高度为1又1/4英寸。
它由耐腐性极强的塑料制成，几乎可以安全地放在任何环境和采样气流中。
尽管一端可以透过样气中的氧，它仍具有很好的密封性。
电池的另一端是由两个同心金属圆环组成的触点板，圆环与传感器架上的弹簧触点相接，提供与分析仪其他部分的电路连接。
图2-1显示了外部特征。
参见图2-2，微燃料电池的剖视图，其内部特征如下所示：
电池的顶部是一特氟隆的扩散膜，其厚度控制得非常精确。
扩散膜的下面是氧感应元件—阴极，其表面积大约4cm2，表面镀有耐腐金属。
阴极上打有许多小孔，以确保其上表面可被电解液充分浸润。
阳极位于阴极之下，由铅制成。
它采用了一种专利技术，可以使尽可能多的金属参与化学反应。
在电池的底部、阳极的正下方，是一块柔性的膜。
电池使用过程中内部体积会发生变化，该膜就是用来适应这变化的。
这种柔韧性确保了感应膜能保持在正确的位置上，从而保证电流输出的稳定。
在阴极上方的扩散膜和阳极下方的柔性底膜之间充满了电解液。
阴极和阳极浸泡在同一个电解池中。
它们各自有一个触点与电池底部触点盘上的外部触点环相连。
2.2.3电化学反应
样气通过特氟隆膜扩散渗入。
样气中的氧在阴极表面发生反应而减少，其半反应式如下：
O2+2H2O+4e-4OH-（阴极）
（在电解液中有水存在的情况下，4个电子与1个氧分子结合，生成4个氢氧根离子。
）
当氧在阴极被消耗的同时，铅在阳极不断地被氧化，其半反应式为：
2Pb+4OH-2Pb＋2+2H2O+4e-（阳极）
（被氧化时，每个铅原子失去2个电子。
因此需要进行2个上述半反应才可以与1个阴极的半反应保持电子转移的平衡，输出4个电子。
）
当提供了一个外部电路时，从阳极表面释放的电子就会流向阴极表面。
电流大小与到达阴极的氧的数量成比例。
该电流被用来测量混合气体中的氧浓度。
燃料电池的全反应是半反应的结合，或是：
2Pb+O22PbO
（在样气中没有物质（如溴、碘、氯、氟）可以氧化铅的情况下，该反应式成立。
）
燃料电池的输出受以下因素影响：
（1）当时电池中的氧。
（2）阳极材料的储有量。
在无氧的情况下，没有电流产生.
2.2.4压力的影响
为了以ppm或百分含量表述样气中的含氧量，需要使样气在恒压下扩散进电池。
如果总压力增加，氧通过透膜扩散到阴极的速率会增加。
因此即使样气中的氧浓度没有变化。
电子转移速度、外部电流大小也会增加。
因此，在标定期间，保持燃料电池采样压力（通常是排气压力）的稳定十分重要。
2.2.5标定特性
如果输入的样气加在微-燃料电池表面的总压力不变,电池就具有一个很好用的特性,那就是:
在恒阻的外部电路上,到达阴极的氧分子数量与其产生的电流成正比,且这个比率与氧在混合气体中的浓度成正比。
换句话说，它的特性曲线是线性的,如图2-2所示。
测量线路不必进行非线性补偿。
而且,既然在无氧状态下输出是零,那么特性曲线也是绝对的零。
电池本身就不需要调零。
当电池寿命快结束时，在图2-2中看到的斜率将会减小。
3190可检测斜率。
如果斜率反向了，那么：
SpanValue（ppm）/CellOutput（nA）
一旦该比值超过4.447个ppm/nA,传感器失效警铃将被触发,表示应该更换电池了.2-5
图2-2.微-燃料电池的输入/输出特性曲线
2.3电气原理
2.3.1概述
一个集成RAM和ROM的英特尔微控制器控制所有的信号处理、输入输出以及分析结果的显示。
系统电源由一个通用的供电模块供给,它可以兼容大部分国际电源。
供电线路做在供电PCB上,它垂直地安装在仪表的后面板上。
信号处理电路包括温度补偿放大器,微控制器,模/数,数/模转换器,都装在主PCB板上。
主PCB板垂直地装在仪表前面板的后边。
2.3.2信号处理
图2-3是信号处理电子装置的一个原理框图
图2-3:
信号处理电路的原理框图
在有氧的情况下，电池产生电流。
电流被电压放大器（I-EAMPL）转换为电压。
第二级放大器（TEMPCOMP）为氧传感器的输出提供温度补偿。
温度补偿放大器带有一个电热调节器（THERM）,它的实际位置在是在测量池中。
电热调节器是一个受控热敏电阻,它可以根据池中温度变化，按一定比率调节放大器增益。
它对电池因温度改变的量进行反向调节。
这样，当传感器达到平衡后,信号中受温度影响而变化的量可以被忽略。
详情请见附录。
温度补偿放大器的输出被送到模数转换器中（ADC）,其产生的数字的浓度信号再被送至微控制器。
数字浓度信号和前面板上按钮的输入信号一起送入微控制器处理,然后将之转换为合适的信号再送至显示屏,报警继电器和RS-232串口。
同样的数字信号也被送至12位的数模转换器中（DAC）,产生0-10Vdc的浓度信号以及0－10Vdc的量程标识信号。
压／流转换器（E－ICONV）产生4-20mAdc浓度信号。
安装
分析仪的安装过程包括:
1.拆开包装。
2.安装微-燃料电池传感器。
3.连接电路。
5.连接气路。
6.检查安装情况。
警告:
在安装之前将本章完整阅地读一遍。
3190只能在室内使用。
样气必须无尘无水。
不过，高湿度的样气会更理想,因为它可以防止电解液中水的损失。
微-燃料电池传感器中的电解液是有腐蚀性的,不要试图打开电池。
泄漏或用尽的电池应该根据当地的法规处理掉。
相关内容可参考附件中的《材料安全数据表》。
一旦透膜上有任何损害或斑痕，都必须更换电池。
避免任何硬物接触透膜。
3.1拆开包装
当你拿到仪器后,小心地拆开并检查仪表、电池和其他附件是否有损坏。
一旦有损立即联系运货商。
分析仪包装中有安装和准备系统运行的所有部件。
警告:
除非马上要用，否则不要拆开电池的包装。
因为过早地与空气接触将缩短电池寿命。
3.2定位和安装
3.2.1分析仪的安装
分析仪应装在面板上并在室内使用,远离水汽和现场。
该仪表应装在有遮蔽的地方，高度与视线相平。
警告:
对于直流型的仪表,必须与输入电源的接地隔离。
尺寸图：
3.2.2安装微-燃料电池
微-燃料电池是一个独立的部件。
使用仪表前必须先将其装好。
此外,一旦电池耗尽或仪表长期闲置,就需要更换电池。
安装时的注意事项,非常重要!
在安装或更换微-燃料电池时,有隔膜的那一面必须始终朝下,有金属环的那一面要先放进分析仪中。
这样安装／更换的原因是:
电解液干了以后,产生的气泡可能会因重力作用渗出透膜。
安装或更换微-燃料电池的步骤请参照第五章—维护
3.3电路连接
图3-1显示了交直流两种型号的3190后面板。
第一个是AC型的,第二个是DC型的。
它们之间的差别在于电源连接。
而他们的外部探头、报警以及数字和模拟的浓度输出接口都是一样的。
详细的引脚图可察看手册末尾《图形》一节中的“配线／接口”图。
图3-1AC和DC型的后面板电气连接图。
主电源（AC型）：
电源线插座,保险丝盒以及电源开关都安置在一处。
控制单元带有一根标准的六脚AC电源线。
将这个电源线插头的母端插入插座。
这个通用的电源可以直接连接到任何电压为100－240V，频率为50／60Hz的交流电源上。
电源插座的右边是保险丝盒,可安装5×20mm，0.5A，延时（T）保险丝。
（详情请见第五章－《维护》中关于保险丝更换的内容。
）
电源开关在电源插口的右端。
主电源（DC型）：
10—36V的直流电源通过面板左上方的＋、－两个端口连接。
保险丝盒在电源端口的右边。
安装的是0.5A的瞬时作用保险丝。
（详情请见第五章－《维护》中关于保险丝的更换的内容。
）
电源开关在保险丝盒的下面。
警告：
将连接线的裸露头完全插入接线夹中，不可将其暴露在外。
当心：
控制单元底座必须与直流电源的接地系统隔离。
模拟输出:
面板上有三个直流输出信号的连接头，上面带有螺钉端口。
每个输出有两根线，已注明极性。
见图3－3。
这些输出是:
0－10V浓度:
电压随着氧浓度的逐渐增加而升高,由氧浓度为零时的0V一直到氧浓度达到满刻度时的10V。
（满刻度＝100％设定量程）
0－10V量程鉴别:
03.33V=低量程,06.66V=高量程,
10V=空气标定量程。
4－20mA浓度:
电流随着氧浓度的增加而增加,由氧浓度为零时的4mA一直到氧达到满刻度时的20mA。
（满刻度＝100％设定量程）
报警继电器:
三个报警线路的联结头都是螺钉固线的，通过它们可与内部继电器相连。
每种报警都有独立连接。
继电器是C型的，它通过常开和常闭连接，最高可以开关电压为125V电流为0.5A的电路。
报警继电器电路是为处理故障问题而设计的。
这意味着在通常运行时继电器是通电的。
如果电源故障那么继电器断电（报警启动）。
后面板上的图表指示出了接触连接器的常闭，通常，常闭状态。
图3-2说明了在故障处理中它们是如何运作的。
图3-2:
故障处理时继电器的连接型式
每种类型报警的具体描述如下:
HIALARM设定成上限报警（当浓度超过上限值时启动）。
可设定在整个分析量程中任一点上（0-9,999ppm）,但必须比下限报警的极限值高。
LOALARM设定成下限报警（当浓度低于下限值时启动）。
可设定在整个分析量程中任一点上（0-9,999ppm）,但必须比上限报警的极限值低。
传感器失效当微-燃料电池的输出低于可用值时启动报警。
3.4气路连接
一般来说，样气经过传感器时它的流动和压力不会产生多大的的反压。
对於标准的测量，2scfh（标准立方英尺／小时）是推荐的额定流量。
压力的大小取决于采样系统。
当通入的压力不变,例如大气压,控制输入压力很简单。
如果通入系统的压力是变化的,那么就需要采用某些方法对压力进行调整。
3.5预检项目表
在使用仪器之前,确定你已做到:
·正确安装了采样和排气管线
·检查泄漏情况
·将采样压力设定为5－10psig（磅／平方英寸），这是额定值。
做完上述检查后,你就可以接上电源。
现在一切就绪，可以运行了。
操作
4.1介绍
完成了分析仪的组装以及气路、电路的连接后，就可以对仪器开始运行前的设置了。
需要设定以下系统参数:
·设置用户自定义分析量程。
·设定报警点。
·标定仪表。
所有的这些功能均可通过前面板控制实现,如图4-1所示:
如果不触动前面板按钮,仪器按默认的模式运行。
即对流过测量池的气体中的微量氧进行分析。
图4-1:
前面板上的控制键和指示器
4.2功能设定和数据输入
按钮
在没按按钮的情况下,仪器是在分析模式下运行。
样气流入,仪器检测其中氧的含量。
当按下某个功能按钮时,分析仪进入设置模式或标定模式。
分析仪上的4个模式设置按钮是:
·SETHIALARM
·SETLOALARM
·SETHIRANGE
·SETLORANGE
标定模式按钮是:
·SPAN
按动数据输入钮（△和▽）可以对显示值进行调整。
:
增加显示值。
:
减少显示值。
只要按下适当的按纽,可以在任何时间选择任何功能.
接下来的章节中将详细介绍每种功能。
尽管操作人员可以随时使用任何功能,但在初始化设置中,按手册中的顺序进行会比较合适。
4.3设定分析量程
二个用户自定义的氧浓度分析量程可设为从0-10ppm到0-9,999ppm。
无论选择什麽量程,只要氧浓度达到低量程的满刻度，分析仪就自动地从低量程切换到高量程，当氧浓度低于低量程的满刻度时，又回到低量程。
注意:
为了运行正常,高量程的报警点应比低量程的报警点高。
4.3.1高量程
设定高量程的满刻度值也就定义了分析量程的最小灵敏度。
要设定高量程:
1.按一次SETHIRange功能按钮。
2.立刻（在5秒内）根据要求按下△或▽按钮调高或降低显示的数值,直到读数达到需要的满刻度。
4.3.2低量程
设定低量程的满刻度值也就定义分析量程的最大灵敏度。
要设定低量程:
1.按一次SETLORange功能按钮。
2.立刻（在5秒内）根据要求按下△或▽按钮调高或降低显示的数值,直到读数达到浓度的满刻度。
4.3.3设定模式
先前我们讨论过,3190有两个二可设定的量程。
有时候,为了使微处理器精确度最高,必须精调放大器的增益。
该放大器用于将传感器电流转换为电压。
当调节进行时,分析仪的输出冻结，LED上将会显示“SETL”。
这一状态将会保持大约35秒，然後会恢复正常操作。
4.4设定报警点
报警点可在量程内任意调节（0－9999ppm的氧含量）。
报警点只用ppm形式表达。
注意:
为了运行正常,那上限报警点的浓度值应设置得比下限报警点值更高。
4.4.1上限报警
上限报警的值设定好后，一旦数值超过它，上限报警就会启动。
其设定方法如下:
1.按一次SETHIALARM功能钮
2．在5秒内，根据要求按下△或▽按钮调高或降低显示的数值,直到读数达到要求的浓度值。
4.4.2下限报警
下限报警的值设定好后，一旦数值低于它，下限报警就会启动。
其设定方法如下:
1．按一次SETLOALARM功能钮
2．在5秒内，根据要求按下△或▽按钮调高或降低显示的数值,直到读数达到要求的浓度值
4.4.3传感器失效报警
在标定期间，如果
升级会员 