隔爆露点分析仪的分析原理主要基于电容式、冷镜式或光学散射法等检测技术,通过测量气体中水蒸气分压或直接检测露点温度,实现微量水分的精确分析,同时结合隔爆设计确保在危险环境中的安全使用。以下是具体分析:
电容式原理
传感器构成:电容式露点分析仪的传感器通常由一层三氧化二铝(AL2O3)分隔开的一个铝盘和一层金形成正负两个极板。当气体通过传感器时,三氧化二铝吸湿层会引起电容量的变化。
测量原理:电容器的阻抗与水汽分压成一定的比例。通过测量该电容器的阻抗或电容,可以获得水汽分压,进而通过换算得到露点值。
特点:电容式传感器在中高湿范围内准确度一般为±1~±2℃,在低湿范围内准确度一般为±2~±3℃。该类传感器不耐腐蚀,但对于不同的气体会产生不同的漂移。
冷镜式原理
测量过程:冷镜式露点分析仪让待测气体流经一个光滑的金属镜面,通过半导体热电制冷器(帕尔贴效应)或液氮等方式精确控制并降低镜面的温度。一束光照射在镜面上,一个光学传感器实时监测镜面的反射率。当镜面温度降低到气体的露点温度时,镜面上会开始凝结出微小的露珠(或霜,如果低于冰点),导致镜面反射率突然下降。光学传感器检测到这一变化,反馈给控制系统,使镜面温度稳定在刚好结露的临界点。
测量结果:此时,安装在镜面下的高精度温度传感器测得的温度就是气体的露点温度。
特点:冷镜式露点分析仪精度高、可靠性好、长期稳定性佳,可作为标准器校准其他类型的露点仪。但对镜面洁净度要求高,气体中的污染物(油、尘等)会污染镜面,导致测量误差,需要定期清洁和维护。此外,响应速度相对较慢,设备通常较昂贵和复杂。
光学散射法原理
测量原理:光学散射法通过测量特定波长光线在水蒸气分子中的散射强度来判断气体中的水分含量。
特点:光学散射法具有抗腐蚀性强(无电极接触)、不受粉尘、油污影响(仅针对水分分子吸收)的优点。但散射式易受颗粒物干扰,需要定期清洁光学部件以避免灰尘遮挡激光。
隔爆设计
目的:隔爆露点分析仪特别适用于石油、化工、电力等具有爆炸性气体的环境。其隔爆设计能够有效地降低因气体泄露或浓度过高而引发的安全隐患。
实现方式:通过采用防爆外壳、隔爆电路等设计,确保仪器在危险环境中能够安全、稳定地工作。