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在線分析儀器（on-line analyzers）,又稱過程分析儀器（process analyzers），或質(zhì)量監(jiān)測儀表（quality monitoring instrument），是指直接安裝在工業(yè)生產(chǎn)流程或其它源液體現(xiàn)場。對被測介質(zhì)的組成或物性參數(shù)進(jìn)行自動連續(xù)測量的儀器。在線分析儀器廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)時分析和環(huán)境質(zhì)量及污染排放的連續(xù)監(jiān)測。國內(nèi)早期的在線儀器起步于五十年代，應(yīng)用于六十年代，脫胎于現(xiàn)場的就地儀表；因許多儀表受制現(xiàn)場人文環(huán)境和物理環(huán)境，不便于人長期觀察，而測量數(shù)據(jù)又很重要，必須取得間隙數(shù)據(jù)和不間斷數(shù)據(jù)，所以就想到了現(xiàn)場數(shù)據(jù)信號的傳輸，于是便誕生了在線儀器。在線分析儀器是從在線儀器逐步分化出來的。到如今，它依然是儀表中的一路旁支…在線分析儀器，而與實(shí)驗(yàn)室分析并行不悖。隨著國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室分析儀儀器化程度的不斷提高，特別是工業(yè)化應(yīng)用程序較高的現(xiàn)代企業(yè)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室分析實(shí)際上已經(jīng)涵蓋了大部分在線分析儀器，只是許多分析儀器缺少信號輸出且在取樣頻率上無法做到在線分析儀器的即時化管理模式。也就是說：你的分析儀，只要有4…20MA輸出電路板，改進(jìn)你的進(jìn)樣模式，安裝好接受終端，它就是在線分析儀。國產(chǎn)*臺在線分析儀是六十年代生產(chǎn)的屬于熱工儀表的紅外煙道分析儀…CO2。
    分析儀表是對物質(zhì)的成分及性質(zhì)進(jìn)行分析和測量的儀表。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，必須對生產(chǎn)過程的原料、成品、半成品的化學(xué)成分（比如水分含量、氧分含量）、密度、Ph值、電導(dǎo)率、等進(jìn)行自動檢測并參與自動控制，以達(dá)到高產(chǎn)、降低能源消耗和產(chǎn)品成本，確保安全生產(chǎn)和保護(hù)環(huán)境的目的。
1.1在線分析儀表及在線分析系統(tǒng)的構(gòu)成
    分析的方法有兩種類型，一種是定期采樣并通過實(shí)驗(yàn)室測定的實(shí)驗(yàn)分析方法（這種方法所用到的儀表稱為實(shí)驗(yàn)室分析儀表或離線分析儀表）。另一種是利用儀表連續(xù)測定被測物質(zhì)的含量或性質(zhì)的自動分析方法（這種方法所用到的儀表稱為過程分析儀表或在線分析儀表）。分析儀表基于多種測量原理，在進(jìn)行分析測量時，需要根據(jù)被測物質(zhì)的物理或化學(xué)特性來選擇適當(dāng)?shù)臋z測手段和儀表。
    按照使用場合來分，分析儀表又分為實(shí)驗(yàn)室分析儀表、在線分析儀表（有些書中也叫過程分析儀表、自動分析儀表）。在線分析儀表都采用現(xiàn)場安裝方式，它可以自動采樣、預(yù)處理，自動分析、信號處理以及遠(yuǎn)傳，是專門用于生產(chǎn)過程的檢測和控制，在過程控制中起著常規(guī)儀表不可替代的重要作用。在線分析儀表（on-line analyzers）又稱過程分析儀表（process analyzers）,是指直接安裝在工藝過程中,對物料的組成成分或物性參數(shù)進(jìn)行自動連續(xù)分析的一類儀表.
    通常在線分析儀表（一般安裝在分析小屋或?qū)ｉT的保護(hù)裝置中）和樣品（有氣體、液體、固體）預(yù)處理裝置（一般安裝在取樣點(diǎn)附近）共同組成一個在線測量系統(tǒng)，以保證良好的環(huán)境適應(yīng)性和高可靠性，其典型的基本組成圖如下圖所示。
    取樣裝置從生產(chǎn)設(shè)備中自動快速地提取待分析的樣品，前級預(yù)處理裝置對該樣品進(jìn)行初步冷卻、除水、除塵、加熱、氣化、減壓和過濾等處理，預(yù)處理裝置對該樣品進(jìn)行進(jìn)一步步冷卻、除水、除塵、加熱、氣化、減壓和過濾等處理，還實(shí)現(xiàn)流路切換、樣品分配等功能，為分析儀儀表提供符合技術(shù)要求的樣品。公用系統(tǒng)為整個系統(tǒng)提供蒸汽、冷卻水、儀表空氣電源等。樣品經(jīng)分析儀表分析處理后得到代表樣品信息的電信號通過電纜遠(yuǎn)傳到DCS。


1.2在線分析儀表的分類
    按測定方法分: 光學(xué)分析儀器、電化學(xué)分析儀器、色譜分析儀器、物性分析儀器、熱分析儀器等。
    按被測介質(zhì)的相態(tài)分:氣體分析儀和液體分析儀。其中氣體分析儀表包括紅外線分析儀、熱導(dǎo)式氣體分析儀（氫表、氬表）、氧化鋯、磁力機(jī)械氧分析儀、熱磁式氧分析儀、磁壓式氧分析儀、激光煙氣分析儀、折射儀、硫比值分析儀、微量水、微量氧、CEMS煙氣分析儀、烴分析儀、色譜分析儀、質(zhì)譜分析儀、拉曼光譜分析儀等等。
    液體分析儀表主要是常見的水分析儀表包括PH計(jì)、電導(dǎo)儀、COD、DO、TOC、ORP、濁度計(jì)、氨氮分析儀、水中油、余氯分析儀等等。
    以上分類方法不是的，比如電容式微量水分儀既可以測量氣體中的微量水分又可以處理液體中的微量水分。但是習(xí)慣上把它歸在氣體分析儀表中。
1.3在線分析儀表常用的濃度單位
    在線分析中氣體濃度的表示方法有:摩爾分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量濃度等。在線分析儀表中zui常用的是體積分?jǐn)?shù)。
摩爾分?jǐn)?shù)——即待測組分的物質(zhì)的量與混合氣體中各組分物質(zhì)的量的總和之比。
常用的單位是%、10-6、10-9，即我們以前常用的% vol（摩爾百分比）、ppm mol、ppb mol。
體積分?jǐn)?shù)——即待測組分的體積與混合氣體中各組分體積的總和之比。
常用的單位是%、10-6、10-9，即我們以前常用的% vol（體積百分比）、ppm vol、ppb vol。
對于理想氣體來說，摩爾分?jǐn)?shù)=體積分?jǐn)?shù)，因?yàn)樵跇?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1 mol任何氣體的體積都是22.4升。
質(zhì)量濃度——即待測組分的質(zhì)量與混合氣體（或夜體）的體積之比。
常用的單位是kg/m3、g/m3、mg/m3、mg/l、µg/l。
質(zhì)量分?jǐn)?shù)——即待測組分的質(zhì)量與混合氣體（或液體）中各組分的質(zhì)量總和之比。
常用的單位是%、10-6、10-9，即我們以前常用的% wt（質(zhì)量百分比）、ppm wt、ppb wt。
氣體分析中，一般不單獨(dú)使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示方法，僅用于氣體和液體混合物濃度之間的相互換算。
氣體濃度單位換算表1（20℃、101.325KPa下，空氣中）
濃度單位換算后單位需乘的換算系數(shù)說明


mg/m3 μg/L
ppm vol


ppm wt 1
24.04/M


0.8301 M——氣體組分的摩爾質(zhì)量，g
24.04——20℃，101.325KPa下，1mol氣體分子的體積，L，24.02=22.4×【（273.15+20）÷273.15】
0.8301=24.04÷28.96
28.96——干空氣的摩爾質(zhì)量，g

ppm vol mg/m3
μg/L
ppm vol M/24.04
M/24.04
M/28.96

ppm wt mg/m3
μg/L
ppm vol 1.2047
1.2047
28.96/M 1.2047=1÷0.8301
注：如ppm wt（20℃，空氣中）為ppm wt（20℃，混合氣體中）時，用Mmin代替28.96即可，Mmin為混合氣體的平均摩爾質(zhì)量，g。

1.4在線分析儀表的主要性能指標(biāo)
在線分析儀表的性能指標(biāo)含義廣泛，但大體上可以分成兩類。
    一類性能指標(biāo)與儀器的工作范圍和工作條件有關(guān)。工作范圍主要是指測量對象、測量范圍等；工作條件包括環(huán)境條件、樣品條件、供電供氣要求，儀表的防爆性能和防護(hù)等級等。
另一類性能指標(biāo)與儀器的分析信號，即儀器的響應(yīng)值有關(guān)。這類指標(biāo)主要有靈敏度、檢出限、重復(fù)性、準(zhǔn)確度、分辨率、穩(wěn)定性、線性范圍、響應(yīng)時間等。
檢出限（limit of detection）——是指能產(chǎn)生一個確證在樣品中存在被測物質(zhì)的分析信號所需的該物質(zhì)的zui小含量或zui小濃度，是表征和評價(jià)分儀器檢測能力的基本指標(biāo)。
重復(fù)性（repeatability）——又稱重復(fù)性誤差。重復(fù)性誤差是指儀器在操作條件不變的情況下，多次分析結(jié)果之間的偏差。
精密度——是指多次重復(fù)測定同一量時各次測定值之間彼此相符合的程度，表示測定過程中隨機(jī)誤差的大小，一般用標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。
儀器的準(zhǔn)確度（accuracy）——是指在一定測量條件下，多次測定的平均值與真值相符合的程度，表示儀器的指示值接近真值的能力。儀器的準(zhǔn)確度有稱度，簡稱精度。
分辨率（resolution）——又稱分辨力或分辨能力，是指儀器能區(qū)分開zui鄰近示量值的能力。
穩(wěn)定性——是指在規(guī)定的工作條件下，儀器保持其計(jì)量特性不變的能力。分析儀器的穩(wěn)定性，主要是指分析儀器響應(yīng)值隨時間的變化特性。穩(wěn)定性可用噪聲和漂移來表征。
線性范圍——是指校正曲線所跨越的zui大線性區(qū)間，用來表示對被測組分含量或濃度的適應(yīng)性。儀器的線性范圍越寬越好。
線性度——又稱線性度誤差或非線性誤差，一般是指儀表的輸出曲線與相應(yīng)直線之間的zui大偏差，用該偏差與儀器量程的百分?jǐn)?shù)表示。

在線分析儀器（on-line analyzers）,又稱過程分析儀器（process analyzers），或質(zhì)量監(jiān)測儀表（quality monitoring instrument），是指直接安裝在工業(yè)生產(chǎn)流程或其它源液體現(xiàn)場。對被測介質(zhì)的組成或物性參數(shù)進(jìn)行自動連續(xù)測量的儀器。在線分析儀器廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)時分析和環(huán)境質(zhì)量及污染排放的連續(xù)監(jiān)測。國內(nèi)早期的在線儀器起步于五十年代，應(yīng)用于六十年代，脫胎于現(xiàn)場的就地儀表；因許多儀表受制現(xiàn)場人文環(huán)境和物理環(huán)境，不便于人長期觀察，而測量數(shù)據(jù)又很重要，必須取得間隙數(shù)據(jù)和不間斷數(shù)據(jù)，所以就想到了現(xiàn)場數(shù)據(jù)信號的傳輸，于是便誕生了在線儀器。在線分析儀器是從在線儀器逐步分化出來的。到如今，它依然是儀表中的一路旁支…在線分析儀器，而與實(shí)驗(yàn)室分析并行不悖。隨著國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室分析儀儀器化程度的不斷提高，特別是工業(yè)化應(yīng)用程序較高的現(xiàn)代企業(yè)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室分析實(shí)際上已經(jīng)涵蓋了大部分在線分析儀器，只是許多分析儀器缺少信號輸出且在取樣頻率上無法做到在線分析儀器的即時化管理模式。也就是說：你的分析儀，只要有4…20MA輸出電路板，改進(jìn)你的進(jìn)樣模式，安裝好接受終端，它就是在線分析儀。國產(chǎn)*臺在線分析儀是六十年代生產(chǎn)的屬于熱工儀表的紅外煙道分析儀…CO2。
    分析儀表是對物質(zhì)的成分及性質(zhì)進(jìn)行分析和測量的儀表。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，必須對生產(chǎn)過程的原料、成品、半成品的化學(xué)成分（比如水分含量、氧分含量）、密度、Ph值、電導(dǎo)率、等進(jìn)行自動檢測并參與自動控制，以達(dá)到高產(chǎn)、降低能源消耗和產(chǎn)品成本，確保安全生產(chǎn)和保護(hù)環(huán)境的目的。
1.1在線分析儀表及在線分析系統(tǒng)的構(gòu)成
    分析的方法有兩種類型，一種是定期采樣并通過實(shí)驗(yàn)室測定的實(shí)驗(yàn)分析方法（這種方法所用到的儀表稱為實(shí)驗(yàn)室分析儀表或離線分析儀表）。另一種是利用儀表連續(xù)測定被測物質(zhì)的含量或性質(zhì)的自動分析方法（這種方法所用到的儀表稱為過程分析儀表或在線分析儀表）。分析儀表基于多種測量原理，在進(jìn)行分析測量時，需要根據(jù)被測物質(zhì)的物理或化學(xué)特性來選擇適當(dāng)?shù)臋z測手段和儀表。
    按照使用場合來分，分析儀表又分為實(shí)驗(yàn)室分析儀表、在線分析儀表（有些書中也叫過程分析儀表、自動分析儀表）。在線分析儀表都采用現(xiàn)場安裝方式，它可以自動采樣、預(yù)處理，自動分析、信號處理以及遠(yuǎn)傳，是專門用于生產(chǎn)過程的檢測和控制，在過程控制中起著常規(guī)儀表不可替代的重要作用。在線分析儀表（on-line analyzers）又稱過程分析儀表（process analyzers）,是指直接安裝在工藝過程中,對物料的組成成分或物性參數(shù)進(jìn)行自動連續(xù)分析的一類儀表.
    通常在線分析儀表（一般安裝在分析小屋或?qū)ｉT的保護(hù)裝置中）和樣品（有氣體、液體、固體）預(yù)處理裝置（一般安裝在取樣點(diǎn)附近）共同組成一個在線測量系統(tǒng)，以保證良好的環(huán)境適應(yīng)性和高可靠性，其典型的基本組成圖如下圖所示。
    取樣裝置從生產(chǎn)設(shè)備中自動快速地提取待分析的樣品，前級預(yù)處理裝置對該樣品進(jìn)行初步冷卻、除水、除塵、加熱、氣化、減壓和過濾等處理，預(yù)處理裝置對該樣品進(jìn)行進(jìn)一步步冷卻、除水、除塵、加熱、氣化、減壓和過濾等處理，還實(shí)現(xiàn)流路切換、樣品分配等功能，為分析儀儀表提供符合技術(shù)要求的樣品。公用系統(tǒng)為整個系統(tǒng)提供蒸汽、冷卻水、儀表空氣電源等。樣品經(jīng)分析儀表分析處理后得到代表樣品信息的電信號通過電纜遠(yuǎn)傳到DCS。


1.2在線分析儀表的分類
    按測定方法分: 光學(xué)分析儀器、電化學(xué)分析儀器、色譜分析儀器、物性分析儀器、熱分析儀器等。
    按被測介質(zhì)的相態(tài)分:氣體分析儀和液體分析儀。其中氣體分析儀表包括紅外線分析儀、熱導(dǎo)式氣體分析儀（氫表、氬表）、氧化鋯、磁力機(jī)械氧分析儀、熱磁式氧分析儀、磁壓式氧分析儀、激光煙氣分析儀、折射儀、硫比值分析儀、微量水、微量氧、CEMS煙氣分析儀、烴分析儀、色譜分析儀、質(zhì)譜分析儀、拉曼光譜分析儀等等。
    液體分析儀表主要是常見的水分析儀表包括PH計(jì)、電導(dǎo)儀、COD、DO、TOC、ORP、濁度計(jì)、氨氮分析儀、水中油、余氯分析儀等等。
    以上分類方法不是的，比如電容式微量水分儀既可以測量氣體中的微量水分又可以處理液體中的微量水分。但是習(xí)慣上把它歸在氣體分析儀表中。
1.3在線分析儀表常用的濃度單位
    在線分析中氣體濃度的表示方法有:摩爾分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量濃度等。在線分析儀表中zui常用的是體積分?jǐn)?shù)。
摩爾分?jǐn)?shù)——即待測組分的物質(zhì)的量與混合氣體中各組分物質(zhì)的量的總和之比。
常用的單位是%、10-6、10-9，即我們以前常用的% vol（摩爾百分比）、ppm mol、ppb mol。
體積分?jǐn)?shù)——即待測組分的體積與混合氣體中各組分體積的總和之比。
常用的單位是%、10-6、10-9，即我們以前常用的% vol（體積百分比）、ppm vol、ppb vol。
對于理想氣體來說，摩爾分?jǐn)?shù)=體積分?jǐn)?shù)，因?yàn)樵跇?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1 mol任何氣體的體積都是22.4升。
質(zhì)量濃度——即待測組分的質(zhì)量與混合氣體（或夜體）的體積之比。
常用的單位是kg/m3、g/m3、mg/m3、mg/l、µg/l。
質(zhì)量分?jǐn)?shù)——即待測組分的質(zhì)量與混合氣體（或液體）中各組分的質(zhì)量總和之比。
常用的單位是%、10-6、10-9，即我們以前常用的% wt（質(zhì)量百分比）、ppm wt、ppb wt。
氣體分析中，一般不單獨(dú)使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示方法，僅用于氣體和液體混合物濃度之間的相互換算。
氣體濃度單位換算表1（20℃、101.325KPa下，空氣中）
濃度單位換算后單位需乘的換算系數(shù)說明


mg/m3 μg/L
ppm vol


ppm wt 1
24.04/M


0.8301 M——氣體組分的摩爾質(zhì)量，g
24.04——20℃，101.325KPa下，1mol氣體分子的體積，L，24.02=22.4×【（273.15+20）÷273.15】
0.8301=24.04÷28.96
28.96——干空氣的摩爾質(zhì)量，g

ppm vol mg/m3
μg/L
ppm vol M/24.04
M/24.04
M/28.96

ppm wt mg/m3
μg/L
ppm vol 1.2047
1.2047
28.96/M 1.2047=1÷0.8301
注：如ppm wt（20℃，空氣中）為ppm wt（20℃，混合氣體中）時，用Mmin代替28.96即可，Mmin為混合氣體的平均摩爾質(zhì)量，g。

1.4在線分析儀表的主要性能指標(biāo)
在線分析儀表的性能指標(biāo)含義廣泛，但大體上可以分成兩類。
    一類性能指標(biāo)與儀器的工作范圍和工作條件有關(guān)。工作范圍主要是指測量對象、測量范圍等；工作條件包括環(huán)境條件、樣品條件、供電供氣要求，儀表的防爆性能和防護(hù)等級等。
另一類性能指標(biāo)與儀器的分析信號，即儀器的響應(yīng)值有關(guān)。這類指標(biāo)主要有靈敏度、檢出限、重復(fù)性、準(zhǔn)確度、分辨率、穩(wěn)定性、線性范圍、響應(yīng)時間等。
檢出限（limit of detection）——是指能產(chǎn)生一個確證在樣品中存在被測物質(zhì)的分析信號所需的該物質(zhì)的zui小含量或zui小濃度，是表征和評價(jià)分儀器檢測能力的基本指標(biāo)。
重復(fù)性（repeatability）——又稱重復(fù)性誤差。重復(fù)性誤差是指儀器在操作條件不變的情況下，多次分析結(jié)果之間的偏差。
精密度——是指多次重復(fù)測定同一量時各次測定值之間彼此相符合的程度，表示測定過程中隨機(jī)誤差的大小，一般用標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。
儀器的準(zhǔn)確度（accuracy）——是指在一定測量條件下，多次測定的平均值與真值相符合的程度，表示儀器的指示值接近真值的能力。儀器的準(zhǔn)確度有稱度，簡稱精度。
分辨率（resolution）——又稱分辨力或分辨能力，是指儀器能區(qū)分開zui鄰近示量值的能力。
穩(wěn)定性——是指在規(guī)定的工作條件下，儀器保持其計(jì)量特性不變的能力。分析儀器的穩(wěn)定性，主要是指分析儀器響應(yīng)值隨時間的變化特性。穩(wěn)定性可用噪聲和漂移來表征。
線性范圍——是指校正曲線所跨越的zui大線性區(qū)間，用來表示對被測組分含量或濃度的適應(yīng)性。儀器的線性范圍越寬越好。
線性度——又稱線性度誤差或非線性誤差，一般是指儀表的輸出曲線與相應(yīng)直線之間的zui大偏差，用該偏差與儀器量程的百分?jǐn)?shù)表示。