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在線分析儀器（on-line analyzers）,又稱過(guò)程分析儀器（process analyzers），或質(zhì)量監(jiān)測(cè)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(chǎng)。對(duì)被測(cè)介質(zhì)的組成或物性參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)測(cè)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(shí)分析和環(huán)境質(zhì)量及污染排放的連續(xù)監(jiān)測(cè)。國(guó)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(chǎng)的就地儀表；因許多儀表受制現(xiàn)場(chǎng)人文環(huán)境和物理環(huán)境，不便于人長(zhǎng)期觀察，而測(cè)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(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)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(lái)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(guó)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(hào)輸出且在取樣頻率上無(wú)法做到在線分析儀器的即時(shí)化管理模式。也就是說(shuō)：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(guó)產(chǎn)*臺(tái)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(duì)物質(zhì)的成分及性質(zhì)進(jìn)行分析和測(cè)量的儀表。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，必須對(duì)生產(chǎn)過(guò)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(dòng)檢測(cè)并參與自動(dòng)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(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)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(cè)定被測(cè)物質(zhì)的含量或性質(zhì)的自動(dòng)分析方法（這種方法所用到的儀表稱為過(guò)程分析儀表或在線分析儀表）。分析儀表基于多種測(cè)量原理，在進(jìn)行分析測(cè)量時(shí)，需要根據(jù)被測(cè)物質(zhì)的物理或化學(xué)特性來(lái)選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)手段和儀表。
    按照使用場(chǎng)合來(lái)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(shū)中也叫過(guò)程分析儀表、自動(dòng)分析儀表）。在線分析儀表都采用現(xiàn)場(chǎng)安裝方式，它可以自動(dòng)采樣、預(yù)處理，自動(dòng)分析、信號(hào)處理以及遠(yuǎn)傳，是專門(mén)用于生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)和控制，在過(guò)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(guò)程分析儀表（process analyzers）,是指直接安裝在工藝過(guò)程中,對(duì)物料的組成成分或物性參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)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(mén)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(gè)在線測(cè)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(dòng)快速地提取待分析的樣品，前級(jí)預(yù)處理裝置對(duì)該樣品進(jìn)行初步冷卻、除水、除塵、加熱、氣化、減壓和過(guò)濾等處理，預(yù)處理裝置對(duì)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(guò)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(gè)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(hào)通過(guò)電纜遠(yuǎn)傳到DCS。


1.2在線分析儀表的分類
    按測(cè)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(cè)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(jiàn)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(cè)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(cè)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(cè)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(duì)于理想氣體來(lái)說(shuō)，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(cè)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(cè)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(shuō)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(shí)，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(cè)量對(duì)象、測(cè)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(jí)等。
另一類性能指標(biāo)與儀器的分析信號(hào)，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(shí)間等。
檢出限（limit of detection）——是指能產(chǎn)生一個(gè)確證在樣品中存在被測(cè)物質(zhì)的分析信號(hào)所需的該物質(zhì)的zui小含量或zui小濃度，是表征和評(píng)價(jià)分儀器檢測(cè)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(cè)定同一量時(shí)各次測(cè)定值之間彼此相符合的程度，表示測(cè)定過(guò)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(cè)量條件下，多次測(cè)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(jiǎn)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(kāi)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(shí)間的變化特性。穩(wěn)定性可用噪聲和漂移來(lái)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(lái)表示對(duì)被測(cè)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(guò)程分析儀器（process analyzers），或質(zhì)量監(jiān)測(cè)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(chǎng)。對(duì)被測(cè)介質(zhì)的組成或物性參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)測(cè)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(shí)分析和環(huán)境質(zhì)量及污染排放的連續(xù)監(jiān)測(cè)。國(guó)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(chǎng)的就地儀表；因許多儀表受制現(xiàn)場(chǎng)人文環(huán)境和物理環(huán)境，不便于人長(zhǎng)期觀察，而測(cè)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(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)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(lái)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(guó)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(hào)輸出且在取樣頻率上無(wú)法做到在線分析儀器的即時(shí)化管理模式。也就是說(shuō)：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(guó)產(chǎn)*臺(tái)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(duì)物質(zhì)的成分及性質(zhì)進(jìn)行分析和測(cè)量的儀表。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，必須對(duì)生產(chǎn)過(guò)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(dòng)檢測(cè)并參與自動(dòng)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(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)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(cè)定被測(cè)物質(zhì)的含量或性質(zhì)的自動(dòng)分析方法（這種方法所用到的儀表稱為過(guò)程分析儀表或在線分析儀表）。分析儀表基于多種測(cè)量原理，在進(jìn)行分析測(cè)量時(shí)，需要根據(jù)被測(cè)物質(zhì)的物理或化學(xué)特性來(lái)選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)手段和儀表。
    按照使用場(chǎng)合來(lái)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(shū)中也叫過(guò)程分析儀表、自動(dòng)分析儀表）。在線分析儀表都采用現(xiàn)場(chǎng)安裝方式，它可以自動(dòng)采樣、預(yù)處理，自動(dòng)分析、信號(hào)處理以及遠(yuǎn)傳，是專門(mén)用于生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)和控制，在過(guò)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(guò)程分析儀表（process analyzers）,是指直接安裝在工藝過(guò)程中,對(duì)物料的組成成分或物性參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)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(mén)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(gè)在線測(cè)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(dòng)快速地提取待分析的樣品，前級(jí)預(yù)處理裝置對(duì)該樣品進(jìn)行初步冷卻、除水、除塵、加熱、氣化、減壓和過(guò)濾等處理，預(yù)處理裝置對(duì)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(guò)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(gè)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(hào)通過(guò)電纜遠(yuǎn)傳到DCS。


1.2在線分析儀表的分類
    按測(cè)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(cè)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(jiàn)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(cè)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(cè)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(cè)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(duì)于理想氣體來(lái)說(shuō)，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(cè)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(cè)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(shuō)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(shí)，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(cè)量對(duì)象、測(cè)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(jí)等。
另一類性能指標(biāo)與儀器的分析信號(hào)，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(shí)間等。
檢出限（limit of detection）——是指能產(chǎn)生一個(gè)確證在樣品中存在被測(cè)物質(zhì)的分析信號(hào)所需的該物質(zhì)的zui小含量或zui小濃度，是表征和評(píng)價(jià)分儀器檢測(cè)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(cè)定同一量時(shí)各次測(cè)定值之間彼此相符合的程度，表示測(cè)定過(guò)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(cè)量條件下，多次測(cè)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(jiǎn)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(kāi)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(shí)間的變化特性。穩(wěn)定性可用噪聲和漂移來(lái)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(lái)表示對(duì)被測(cè)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。