磁氧與激光氧分析儀：ADEV技術(shù)下的原理揭秘與性能較量
在氣體分析領(lǐng)域，ADEV磁氧分析儀與激光氧分析儀以其獨(dú)特的工作原理和各自的優(yōu)勢(shì)，成為了工業(yè)測(cè)量中的兩大重要工具。以下，我們將對(duì)這兩種分析儀的原理進(jìn)行深度剖析，并對(duì)它們的性能進(jìn)行對(duì)比。
一、ADEV磁氧分析儀的工作原理磁氧與激光氧分析儀：ADEV技術(shù)下的原理揭秘與性能較量
ADEV磁氧分析儀的核心在于其磁氧傳感器，該傳感器巧妙地利用了氧氣具有順磁性的物理特性，能夠?qū)⑵鋸谋姸鄽怏w中有效區(qū)分開來。在傳感器的氣室內(nèi)，兩個(gè)充滿氮?dú)獾牟Ａ颍ㄐ蜗蟮乇环Q為“啞鈴”）被巧妙地安裝在兩個(gè)磁極之間，并固定在一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的同軸支架上。當(dāng)被測(cè)氣體中的氧氣被吸入磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)受到磁場(chǎng)的作用力，從而對(duì)支架產(chǎn)生一個(gè)力矩。這個(gè)力矩的大小與氧氣含量之間呈現(xiàn)出一種線性關(guān)系。
為了準(zhǔn)確測(cè)量氧氣含量，傳感器采用了“非平衡”測(cè)量系統(tǒng)。首先，通過通入氮?dú)鈦碓O(shè)定支架的零位。支架中間的鏡子能夠?qū)⒐庠捶瓷涞焦怆妭鞲衅魃?，從而讀出支架的偏轉(zhuǎn)位移。當(dāng)氧氣進(jìn)入傳感器時(shí)，會(huì)對(duì)支架產(chǎn)生扭矩，導(dǎo)致支架發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時(shí)，光電傳感器會(huì)將信號(hào)反饋到線圈中，產(chǎn)生一個(gè)反饋電流。這個(gè)反饋電流在線圈的作用下，會(huì)對(duì)支架產(chǎn)生一個(gè)恢復(fù)原來平衡的扭矩。反饋電流的大小與被測(cè)氣體的體積磁化率成正比，因此，通過計(jì)算反饋電流的大小，就可以得出氧氣分壓的比例關(guān)系，從而準(zhǔn)確測(cè)量出氧氣含量。磁氧與激光氧分析儀：ADEV技術(shù)下的原理揭秘與性能較量
此外，這個(gè)電磁反饋系統(tǒng)還使得支架更加穩(wěn)固，因?yàn)樵黾恿斯逃蓄l率，支架能夠快速?gòu)恼饎?dòng)中恢復(fù)平穩(wěn)，進(jìn)一步提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。
二、ADEV激光氧分析儀的測(cè)量原理
與磁氧分析儀不同，ADEV激光氧分析儀采用了先進(jìn)的TDLAS技術(shù)（可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)），這是一種高分辨率的光譜吸收技術(shù)，被譽(yù)為當(dāng)今市場(chǎng)上的**技術(shù)之一。
激光測(cè)氧的原理基于朗伯-比爾（Lambert-Beer）定律，通過測(cè)量激光束在樣氣中的衰減來得出氧氣含量。激光器的波長(zhǎng)被調(diào)整到特定值，以感應(yīng)激光中的氧氣。因此，測(cè)量到的衰減量?jī)H針對(duì)通過光束的氧氣含量的衰減。為了降低激光噪聲對(duì)測(cè)量的影響，采用了調(diào)制光譜技術(shù)，通過高頻調(diào)制來顯著降低激光器的1/f噪聲。同時(shí)，通過給相敏探測(cè)器（PSD）設(shè)置較大的時(shí)間常數(shù)，可以獲得很窄帶寬的帶通濾波器，從而有效壓縮噪聲帶寬，提高檢測(cè)靈敏度。
三、激光氧分析儀與磁氧分析儀的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比
3.1 磁氧分析儀的優(yōu)缺點(diǎn)
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優(yōu)點(diǎn)：磁氧分析儀不受被測(cè)氣體導(dǎo)熱性變化和密度變化的影響，具有較高的測(cè)量精度、低誤差和高靈敏度。同時(shí)，其測(cè)量穩(wěn)定性強(qiáng)，能夠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。磁氧與激光氧分析儀：ADEV技術(shù)下的原理揭秘與性能較量
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缺點(diǎn)：然而，磁氧分析儀也存在一些局限性。例如，如果樣氣中存在強(qiáng)逆磁性氣體組份，會(huì)引起較大的測(cè)量誤差。此外，磁氧分析儀對(duì)樣氣壓力和溫度變化敏感，需要在測(cè)量時(shí)穩(wěn)定樣氣的壓力和溫度。同時(shí)，磁氧分析儀對(duì)震動(dòng)和電磁干擾也較為敏感，需要采取相應(yīng)的防振避震和電磁屏蔽措施。
3.2 激光氧分析儀的優(yōu)缺點(diǎn)
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優(yōu)點(diǎn)：激光氧分析儀則不受背景氣體的影響，更加耐受粉塵與視窗污染的影響。它能夠自動(dòng)修正壓力、溫度對(duì)測(cè)量的影響，適合于惡劣工業(yè)環(huán)境應(yīng)用。激光氧分析儀的測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快（*快1秒即可出數(shù)據(jù)），可靠性高。
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缺點(diǎn)：盡管激光氧分析儀具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在強(qiáng)粉塵工況下，其透光率會(huì)受到較大影響，導(dǎo)致測(cè)量效果變差。因此，在強(qiáng)粉塵環(huán)境下使用時(shí)，需要設(shè)置吹掃單元對(duì)發(fā)射和接收單元的光學(xué)視窗進(jìn)行吹掃。
3.3 安裝與預(yù)處理要求
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安裝方式：磁氧分析儀沒有原位安裝方式，只能采用現(xiàn)場(chǎng)支架安裝或安裝在分析柜、分析小屋內(nèi)。而激光氧分析儀則既可以原位安裝，也可以采用現(xiàn)場(chǎng)支架安裝或安裝在分析柜、分析小屋內(nèi)。磁氧與激光氧分析儀：ADEV技術(shù)下的原理揭秘與性能較量
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預(yù)處理要求：磁氧分析儀對(duì)預(yù)處理要求較高，尤其是樣氣壓力和流量方面。而激光氧分析儀則采用光學(xué)原理進(jìn)行測(cè)量，響應(yīng)速度極快，對(duì)預(yù)處理要求較低。它耐腐蝕、抗干擾性強(qiáng)，對(duì)樣氣壓力和流量要求一般。
四、總結(jié)
綜上所述，激光氧分析儀與磁氧分析儀各有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和局限性。激光氧分析儀以其高精度、快速響應(yīng)和原位安裝等優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)測(cè)量中占據(jù)了一席之地。然而，在強(qiáng)粉塵工況下，激光氧分析儀的測(cè)量效果可能會(huì)受到影響。此時(shí)，磁氧分析儀則因其對(duì)粉塵的耐受性較高而更具優(yōu)勢(shì)。因此，在選擇氣體分析儀時(shí)，需要根據(jù)具體的工況和測(cè)量需求進(jìn)行綜合考慮和選型。
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