По характеру действия

циклического действия

Непрерывного действия

Рис.9.1 Классификация автоматических анализаторов

Анализаторы, предназначенные для анализа газообразных сред, называют газоанализаторами.

Классификация автоматических анализаторов по принципу дей­ствия, учитывающая используемый метод анализа, приведена в табл. 9.1. Подробное описание большинства приведенных в табл. 9.1 принципов действия автоматических анализаторов дано в гл. 10—13.

Таблица 9.1

Классификация автоматических анализаторов по принципу действия

Метод анализа	Принципы действия
Физический	Механический Диффузионный Акустический Тепловой Аэрозольный Сорбционный Магнитный Радиоизотопный (радиоактивный) Радиоспектрометрический Рентгеноспектральний Спектральный оптический Оптический Диэлькометрический Ионизационный Хроматографический Масс-спектрометрический
Физико-химиче­ский	Электрохимический Термохимический Эмиссионный Ионизационный Хемилюминесцентный
Химический	Титрометрический Объемный (волюметрический) Манометрический

Автоматические анализаторы, как и средства государственной системы приборов (см. § 2.9), классифицируются по исполнению, что определяет возможность их применения на химико-технологи­ческих процессах.

Автоматические анализаторы с позиций метрологии в зависимо­сти от структуры рассматриваются как измерительные приборы, измерительные установки или измерительные системы, поэтому их метрологические характеристики определяются и нормируются в соответствии с общими положениями, изложенными в § 2.6, 2.9. Для автоматических анализаторов качества принято также норми­ровать стабильность показаний (время сохранения постоянства по­казаний) и время прогрева [19], определяющее интервал времени, необходимый для приведения анализатора в рабочее состояние.

§ 9.4. Структурные схемы и сигналы автоматических анализаторов

Автоматические анализаторы являются сложными измерительны­ми системами, включающими в свой состав помимо различных из­мерительных устройств разнообразные вспомогательные устрой­ства.

Упрощенные структурные схемы автоматических анализаторов непрерывного и циклического действия показаны на рис. 9.2, а, б. Анализируемое вещество поступает в первичный измерительный преобразователь 3 автоматических анализаторов; через устройства отбора 1 и подготовки 2 анализируемого вещества (или, как гово­рят, пробы анализируемого вещества). Зачастую они представля­ют собой сложные технические устройства, включающие в себя, как правило, различ­ные побудители рас­хода, теплообменники, устройства очистки и стабилизации пара­метров анализируемого вещества. Конструкция и характеристики этих устройств во многом определяют работоспо­собность автоматиче­ских анализаторов, ока­зывают влияние на их статические и динами­ческие характеристики. Первичные измерительные преобразовате­ли, или аналитические устройства* анализаторов непрерывного и циклического действия, по структуре различны.

Аналитическое устройство 3 анализатора непрерывного действия (рис. 9.2, а) состоит из устройства воздействия на анализируемое вещество 4 и чувствительного элемента 5.

Устройство 4 обеспечивает воздействие на анализируемое веще­ство соответствующим видом энергии или веществом с целью преобразования его

* Использование термина «аналитическое устройство» предпочтительнее, так как в большинстве случаев рассматриваемое устройство само содержит в ка­честве одной из частей один или несколько различных первичных измерительных преобразователей.

физико-химических свойств или формирования условий, обеспечивающих протекание физических процессов или хи­мических реакций. Чувствительный элемент 5 (в некоторых анали­заторах первичный измерительный преобразователь) воспринимает физико-химическое свойство или параметр, сопровождающие фи­зический процесс или химическую реакцию, и преобразует их в вы­ходной сигнал (обычно электрический или пневматический), кото­рый через масштабирующий измерительный преобразователь 6 по­ступает на показывающий или самопишущий измерительный прибор 7.

Рис. 9.2. Структурные схемы автоматических ана­лизаторов

Чувствительный элемент 5 в некоторых анализаторах называют детекторами.

Если используемый принцип действия не требует каких-либо преобразований анализируемого вещества, то устройство 4 в соста­ве анализатора отсутствует. Выходной сигнал автоматических ана­лизаторов непрерывного действия имеет вид, показанный на рис. 9.3, а.

В состав автоматических анализаторов циклического действия, помимо уже названных устройств, входит дозирующее устройство (дозатор) 8 (рис. 9.2, б), расположенное в аналитическом устрой­стве 3. Дозатором из потока анализируемого вещества, поступаю­щего из устройства 2, отбирается постоянная по объему (реже по массе) проба. Эта проба подвергается соответствующему воздей­ствию в устройстве 4, после чего чувствительный элемент осуществ­ляет преобразование физико-химического свойства пробы или па­раметра, сопровождающего указанное воздействие, в выходной сиг­нал.

Формы сигналов чувствительных элементов автоматических ана­лизаторов циклического действия разнообразны и зависят от ис­пользуемого в работе анализатора принципа действия. Наиболее распространенные формы этих сигналов показаны на рис. 9.3, б — з.

Простейшими по форме являются сигналы в виде кривой нор­мального распределения (рис. 9.3, б) или трапеции (рис. 9.3, в). В первом случае в качестве информативного параметра сигнала используется амплитуда U_max или площадь S сигнала, во втором — высота. Такие формы сигналов характерны для анализаторов фи­зико-химических свойств веществ и концентрации отдельных ком­понентов в бинарных и многокомпонентных смесях. Сигнал в виде спектра импульсов (пиков), показанный на рис. 9.3, г, характерен для анализаторов состава многокомпонентных смесей. Здесь каж­дому пику соответствует определенный компонент или фрагменты этого компонента (см. гл. 12).

Р ис. 9.3. Формы сигналов автоматических анализаторов

Сигналы сложной формы (рис. 9.3, д, е) характерны для анали­заторов показателей качества (см. гл. 13). Практически во всех случаях сигналы анализаторов циклического действия требуют спе­циальной обработки, что выполняется с помощью различных вычис­лительных и запоминающих устройств, которые обычно включают­ся между масштабирующим преобразователем 6 и измерительным прибором 7 (см. рис. 9.2). Выходной сигнал вычислительных уст­ройств имеет обычно формы, показанные на рис. 9.3, ж, з. Резуль­тат измерения в каждом цикле (рис. 9.3, ж) представляется отдель­ным пиком или штрихом (при малой скорости диаграммной ленты самопишущего прибора). Огибающая амплитуд этих пиков позво­лит получить информацию об изменениях измеряемого параметра во времени. Если вычислительное устройство снабжено запоминаю­щим устройством, то его выходной сигнал представляется ступен­чатой кривой (рис. 9.3, з), так как информация о результатах из­мерений, полученных в предыдущем цикле работы анализатора, запоминается на один цикл. Такая форма выходного сигнала анали­затора циклического действия удобна для дальнейшего использо­вания в системах автоматического регулирования и управления.