摘要：紅外碳硫分析儀檢測系統(tǒng)的不穩(wěn)定性直接影響被測物質(zhì)分析結(jié)果的準確性。針對紅外碳硫分析儀的結(jié)構特點，結(jié)合其工作原理，從工作電源、紅外光源、斬波馬達、紅外線檢測器、前置放大器、A／D轉(zhuǎn)換板等幾部分對不穩(wěn)定因素進行了分析探討，并提出了解決問題的思路，對提高儀器的維護效率具有重要的指導意義。

　　1 引 言

　　紅外碳硫分析儀是冶金與機械行業(yè)重要的分析儀器之一，可快速分析鋼、鐵、銅、合金、碳化合物、礦石、水泥、陶瓷、玻璃等固體材料中的碳和硫。檢測系統(tǒng)是碳硫儀的心臟，保證檢測系統(tǒng)輸出（基線）穩(wěn)定是非常重要的，但影響檢測系統(tǒng)不穩(wěn)定因素很多，對操作和維修人員的技術要求也相應較高。分析與探討影響檢測系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素，對該儀器設備的維護以及保障科研工作的正常開展具有重要的意義。

　　多年來，紅外碳硫分析儀檢測系統(tǒng)不穩(wěn)定因素一直是困擾許多用戶的難題。經(jīng)過長時間的研究與探索，對這類設備維修積累了寶貴的經(jīng)驗，為設備利用率的提高，科研與生產(chǎn)任務的順利完成，以及紅外碳硫分析儀的維護打下了良好的基礎。

　　2 儀器工作原理

　　樣品導入高頻爐，在燃燒爐高溫下通過氧氣氧化，使得樣品中的碳和硫氧化為C02、C0、S02，所生成的氧化產(chǎn)物通過除塵和除水凈化裝置后被氧氣載入到硫檢測池測定硫，含有CO2，CO、SO2和O2的混合氣體一并進入加熱催化爐中，經(jīng)過催化爐催化轉(zhuǎn)換CO-》CO2，SO2-》SO3，這種混合氣體經(jīng)過除硫試劑管后，導入碳檢測池測定碳，殘余氣體通過分析儀排放到室外。碳和硫檢測器輸出經(jīng)前放、A／D轉(zhuǎn)換送入微機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，最終得出碳和硫的百分含量。圖1為紅外碳硫分析儀的原理框圖。

　　圖1 紅外碳硫分析儀的原理框圖3 不穩(wěn)定影響因素分析

　　被測物質(zhì)信號與檢測系統(tǒng)中的工作電源輸出值、紅外源輻射功率、斬波馬達頻率、紅外光檢測器、A／D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及外部干擾因素都有很大關系，影響其系統(tǒng)的原因如下。

　　3．1工作電源

　　檢測系統(tǒng)工作電源有±15V、5．5V、24V、5V，它是保證檢測系統(tǒng)正常工作的先決條件，這部分電路工作狀況及輸出值不正常的原因為：

　?。?）部分器件老化，造成輸出值不穩(wěn)定，紋波大。正常情況電源輸出允許波動范圍應在±10％內(nèi)，若超出范圍視為不正常。

　?。?）部分器件損壞無輸出或輸出波形不對。通過測量電路中主要工作點電壓與正常值進行對比，可找出損壞元件。

　　3．2紅外光源

　　紅外光源發(fā)射的紅外輻射與光輻射功率成正比。光輻射功率變化直接影響到信號輸出大小的變化，這樣的變化將引起檢測器基線的變化，即紅外輻射有無或大小，檢測器基線將隨之反映出來。引起紅外光源輻射信號變化的原因有以下幾種：

　?。?）光源逐漸老化，光輻射減弱，信號輸出低。碳和硫檢測器的基線輸出值也會逐漸降低，當?shù)陀谡７秶鷷r儀器將報警。

　?。?）光源加熱絲斷裂或脫焊，無信號輸出。測量光源加熱絲電阻值是否正確（正確值一般為5Q左右）。

　　（3）光源加熱絲虛焊及電源插頭氧化導致接觸不良。由于接觸電阻發(fā)生變化，信號輸出忽高忽低變化值特別大，這種情況往往被人們忽視。

　　3．3斬波馬達

　　斬波馬達是將光信號調(diào)制成具有一定頻率的信號送人到檢測器，這樣設計是把紅外光信號斬波成方波信號，確保信號經(jīng)電路放大后的穩(wěn)定性。因此，馬達工作不正常，將引起檢測器信號輸出小甚至無輸出，主要有以下原因：

　?。?）斬波馬達不轉(zhuǎn)動；其一是工作電源故障，其二是斬波馬達轉(zhuǎn)動軸卡住。

　?。?）由于馬達長期轉(zhuǎn)動磨損，軸套間隙大，馬達葉片轉(zhuǎn)動不穩(wěn)定，甚至葉片碰到檢測池池壁受阻、卡住。

　?。?）斬波馬達工作調(diào)制頻率脫離正常值，引起通過光孔的光忽大忽小，檢測器的接收信號波動甚至為零。

　　3．4紅外線檢測器

　　紅外線檢測器是氣體分析儀的關鍵部件，通過紅外線輻射把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，正常工作情況下應保證環(huán)境溫度穩(wěn)定，避免干擾信號。易出現(xiàn)的情況是：

　?。?）器件損壞無輸出信號。

　?。?）器件老化靈敏度低，輸出信號噪聲大。

　?。?）器件焊點氧化、虛焊接觸不良，輸出信號不穩(wěn)定。

　　3．5前置放大器

　　前置放大器將檢測器輸出的微弱信號進行放大、濾波、直流放大。該系統(tǒng)每部分的微小變化都將引起放大器的變化 J，最易發(fā)生的問題主要有以下幾方面。

　?。?）微信號放大器性能下降。檢查時應主要關注濾波電容，接地是否良好。

　?。?）調(diào)零電位器、增益調(diào)節(jié)電位器接觸不良。使用一段時間后將電位器左右旋轉(zhuǎn)幾下，確保接觸良好。

　　（3）四運放放大器放大倍數(shù)降低，造成后續(xù)分析結(jié)果偏低。

　　3．6 A／D轉(zhuǎn)換板

　　電壓信號通過16轉(zhuǎn)1芯片進行信號采集，再經(jīng)A／D芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并送人計算機進行處理，這個過程易產(chǎn)生干擾信號，導致系統(tǒng)監(jiān)視窗口觀察工作條件、樣品檢測積分過程及計算受到影響，主要原因是：

　?。?）A／D轉(zhuǎn)換板的器件老化質(zhì)量下降，造成干擾信號增加，數(shù)字信號紊亂。

　?。?）儀器接地不好，外界干擾信號，導致采集數(shù)據(jù)遺漏。

　?。?）A／D轉(zhuǎn)換板與總線插槽接觸不良，導致采集數(shù)據(jù)丟失。

　　4 結(jié)論

　　通過對不穩(wěn)定影響因素的分析，對電子器件老化、性能下降所帶來的信號輸出值不穩(wěn)定或無輸出，紋波大，輸出信號噪聲大，采集數(shù)據(jù)遺漏或丟失等一系列問題的解決及提高設備的利用率起到重要的作用。