高频红外碳硫分析仪

　　整机采用模块化设计技术，电源系统由两个固态电源模块组成，防尘、简洁可靠；连线采用扁平线接插件代替插槽形式，提高了整个电路的可靠性及线路之间的连接可靠性，结构性强。

　　气路系统

　　采用气动原理，设计了高压排灰、自动清扫炉头，并增加炉头加热装置，有效地减少粉尘对硫元素分析的影响。气路部件包括电磁阀、气缸、气路管、气路接头全部采用意大利CAMOZZ1气动有限公司进口元件，电磁阀寿命达百万次以上，气缸采用无油润滑技术，适用于恶劣现场环境，从根本上解决了国内产品常见的气路系统的可靠性和密封性难题。

　　1、高频炉输出功率为2.5千瓦，选用风冷陶瓷功率管并使其工作在降额使用状态，提高了功率输出的稳定性及元件寿命。

　　2、主振电容采用额定电流达一百安培的真空陶瓷电容，具有极低的介质损耗、优良的稳定性，有效提高了可靠性及功率输出的稳定性。

　　3、高频炉所有金属联接件采用铜表面镀银加抗氧化导电膜技术；采用高Q值铁氧体芯线圈；设有冷却风道，加强冷却风扇功率，提高了功率元件的热稳定性。

　　通过以上设计，保证了样品中碳硫元素的佳释放。

　　核心部件红外检测池选用高效、长寿命的贵金属微型红外光源及金属反射镜；调制系统采用单片机控制的高精度步进电机，达到了调制频率的长期稳定，再结合处于国际先进水平的红外热释电固体光锥型传感器、窄带滤光片、检测器等中科院上海技术物理研究所专有元件、高精度A/D采样卡，使整机有极高的检测灵敏度，可有效检测ppm级的碳硫含量。

　　在气路设计中采用高压排灰、自动清扫、高精度流量控制及压力补偿等一系列有效的措施，结合德凯公司特有的全量程定标技术、重量线性补偿技术，使仪器的拥有宽广的检测范围。检测上限碳可达100%、硫可达100%，同时选用瑞士梅特勒-托利多万分之一电子天平，使分析精度达到国际先进水平，碳分析精度≤0.4ppm或RSD≤0.4%，硫分析精度≤0.5ppm或RSD≤1.2%。

　　应用软件

　　在WINDOWS2000操作系统上中文应用软件，PC接口采用了USB数据交换技术，构筑了一个上下位机通讯的系统工作模式，多窗口、多任务操作，在数据库的管理上，实现了数据的自动存储、拥有功能强大、多重过滤数据库检索引擎，通过网络实现数据库远程监控，工作曲线的同步显示、存储、放大及多重曲线的多层次比较。

　　线性化定标

　　红外碳硫分析仪是通过检测CO2及SO2气体对红外辐射吸收量来分析物质中的碳硫元素含量；线性化定标是仪器数据中关键技术，由于朗伯比尔定律是符合指数规律，又因红外滤光片具有一定带宽，气体吸收系数不是常数，因而要获得积分面积线性化定标是十分困难。我们在定标模式、计算法、定标软件的设计上均有重大突破并优于国外好的仪器，在全量程范围内获得很好线性度；国内同行几乎采用多气室的分段定标，因而存在很大的弊病及使用上局限性。

　　高频炉程序升温

　　试样的燃烧温度、高碳高硫的释放速率对分析的精度都有一定的影响。目前市场上的高频炉都不能很好地解决这些问题。我公司生产的高频炉具有程序升温功能，具有32条针对不同样品的升温曲线，供随时调用。比如高碳升温曲线，相对于常规的不可控功率，明显的减少了粉尘，同时控制了碳的释放速度，从而显著地提高了分析精度；超低含量的升温曲线，可以消除被测样品表面碳的空白影响，同时通过适当的功率控制，增加被测样品的称样量，从而减少助熔剂空白的影响；通过对被测样品燃烧温度的控制，减少熔融样品对坩埚的腐蚀，从而消除了由于坩埚内部杂质释放所引入的空白。

一、主要技术参数：

1、测量范围：碳：0.00001-10.0000%（可扩至99.999%）

硫：0.00001-0.3500%（可扩至99.999%）

2、分析时间：一般在35秒左右（不含取样、称样时间）

3、分析误差：准确度及精密度

准确度：碳符合ISO9556-94标准?? 硫符合ISO4935-94标准

精密度：符合国家计量检定规程JJG395-97标准

4、高频感应炉燃烧功率：2.5KVA-3.5KVA（可调）?? 振荡频率：20MHz

5、电子天平：进口? 称量范围0-100g? 读数精度0.001g

6、计 算 机：主流机型? 联想或方正品牌? 19寸液显

7、工作电源：AC220V?? 50H

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二、主要特点：

1、Windows全中文操作界面，具备灵活的视窗操作系统，操作方便，极易掌握。

2、动态显示分析过程中的各项数据和碳硫释放曲线。

3、进口电子天平联机操作，不定量称样。

4、整机基于PCI总线的集成化控制和数据采集，稳定性高，响应速度快，可靠性好。

5、采用了低噪声、高灵敏度、高稳定性、抗干扰的红外检测器。

6、软件新颖、功能齐全、具有通道选择、断点数据、系数校正、曲线复显、参数管理、开关诊断、空白校正等多种功能。

7、分析碳硫两个元素各有16个通道，共32个通道，可任意搭配，选择范围宽。　

8、高频感应炉输出功率大，且功率可调，适合于各种材料的燃烧分析测试，炉头自动清扫，可减少粉尘对分析结果的影响。

9、整机关键部件均采用进口器件，保证了仪器的稳定性和高品质。

　　科果HCS-500型高频红外碳硫分析仪为了实现仪器的高性能处理能力，我们不再采用以往设计用的简单价廉的主频只有22M的8051单片机，以上8位的8051单片机远远不能满足仪器所需要的实时处理速度。科果HCS-500型高频红外碳硫分析仪的中央数据处理单元采用目前处理主频高达200Mhz的高性能工业级ARM9处理器，内存和闪存都采用了32M存储空间的高速芯片。我们在处理器软件设计上采用了开源的Linux实时操作系统，控制软件设计上采用基于面向对象的设计方法，保证了程序的优化和高可靠性。在处理器与采样芯片接口上使用FPGA作为中间驱动芯片和数据缓冲器，对外部控制阀门采用FPGA实现了并行处理缓冲器驱动快速隔离光藕控制相应的端口。由于我们采用了高速的CPU和采集芯片使用FPGA的硬件处理，所以该仪器将分析采样次数提高到每秒10万次以上，而现有其它仪器使用8位8051系列单片机的采样次数一般为8000/16000次。

　　高速的CPU将采集到的数据进行实时数据分析，将数据进行逐次逼近和概率统计计算，然后把得到的有效数据存入32M的大容量SDRAM中。

　　高频红外碳硫分析仪在行业上率先推出了融合高速USB和以太网TCP/IP协议的双通讯接口。较现有其他基于低速串口和部分厂家的USB单接口的仪器可以更好的提供便利的现场安装。该仪器在使用高速USB和以太网与PC进行通信上由于采用了Linux操作系统经过验证的底层驱动，所以仪器分析通信过程中保证了通讯的高稳定和数据的可靠性。这和现有一些仪器采用8051单片机驱动USB芯片的简易通信方式有技术上的本质区别，低速的8051单片机在同时分析采样数据和处理USB协议时会出现处理中断的情况，这就是现有一些仪器容易出现的USB通讯中断的原因。而高频红外碳硫分析仪采用的是具有16级流水线结构的ARM9处理器和实时多任务Linux操作系统，保证了通信和数据采集过程的并行处理能力，软件设计上采用了多线程多任务处理技术，实现了数据采集和传输的时间误差在us级。在采集数据传输控制中我们依靠底层CPU的高实时性进行独立采样，对数据处理采用了底层数据队列缓冲技术、多数据校验冗余技术。使得数据的采集点的分布和数量不再受数据传输而影响分析结果的准确性。仪器如果采用PC机的连续定时采集方法来采集分析数据点，而由于现在的PC上的桌面操作系统都是非实时系统，所以采集数据上都会出现采样点的间隔时间的大小偏移，这样必然导致分析结果的不确定性。高频红外碳硫分析仪为避免这种弊端提出了全新的设计思想，完全实现了采样点的高实时性和采样点的时间间隔的准确性。在传输协议上通过PC上位机系统应用软件不断请求数据，底层系统将处理好的队列缓冲数据实时组包发送。每一组数据包采用队列链表结构，以免数据传输缺失或错误。

　　1、快速输入、人机交互更便捷。

　　对于需要用户输入的数据或指令，诸如“分析方法”的选择、样品的选择、样品重量的键入等人机交互的操作，直接列于主界面，主要用户可以快速选择或输入数据。下图为分析软件的主界面。

　　2、人性化设计，参数设置灵活方便。

　　例如在高频功率曲线的设置上采用“热点”拖拽的方法，即用鼠标单曲线上的某个热点（图中小红点），可以进行拖拽设置不同类型的功率曲线。而且还可以对节点进行修改、增加、插入、删除等编辑操作。

　　3、采用“分析方法”概念。

　　对分析参数而言，舍弃传统的“通道”的概念，采用“分析方法”这个概念，使用户更容易理解。而且分析方法的新建、修改、删除等都非常方便。

　　4、软件功能强大。

　　在数据库的管理上，实现了数据的自动存储、拥有功能强大、多重过滤数据库检索引擎，工作曲线的同步显示、存储、放大及多重曲线的多层次比较、分析结果word报表输出等几十种功能。

　　1、高频炉输入功率为2.5千瓦，选用3.5KW风冷陶瓷功率管并使其工作在丙类工作状态，提高了功率输出的稳定性及元件寿命。

　　2、主振电容采用额定电流达一百安培的真空陶瓷电容，具有极低的介质损耗、优良的稳定性，有效提高了可靠性及功率输出的稳定性。

　　3、采用高Q值铁氧体芯表面具有高抗氧化镀层的感应线圈；设有冷却风道，加强冷却风扇功率，提高了功率元件的热稳定性。

　　1、根据样品中碳硫元素释放要求设置佳熔样温度。

　　2、在高碳样品分析时，可以通过调整高频炉功率控制释放速度提高分析精度。

　　3、在超低碳分析时通过程序升温有效处理样品表面吸附碳及坩埚中的碳空白的影响，提高低碳分析精度。

　　核心部件红外检测池选用高效、长寿命的贵金属微型红外光源及金属反射镜；调制系统采用单片机控制的高精度步进电机，达到了调制频率的长期稳定；采用红外热释电固体光锥型传感器、窄带滤光片，使整机有极高的检测灵敏度，可有效检测ppm级的碳硫含量。