一种基于热导-红外法多组合的氧氮氢联测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于热导

【技术实现步骤摘要】
一种基于热导
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红外法多组合的氧氮氢联测装置及方法


[0001]本专利技术涉及金属、合金材料中气体元素分析
，特别是涉及一种基于热导
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红外法多组合的氧氮氢联测装置及方法。

技术介绍

[0002]氧、氮、氢气体元素对金属、合金材料的性能有着非常重要的影响。其中，氧的夹杂物，“氢脆”现象严重降低材料的塑性，使材料脆性急剧增加，从而引起材料机械力学性能的恶化，导致断裂事故的发生。适量的氮元素可以改善合金的塑性和稳定性，但是含量过高时会使金属材料的冲击韧性降低，发生“蓝脆”现象。因此在材料的加工冶炼过程和成品的质量控制中都需要准确检测氧、氮、氢元素含量。
[0003]金属、合金材料中氢元素含量的检测通常采用脉冲熔融惰气保护热导法或红外吸收法，分别在两台不同设备上实现。热导法是通过高灵敏度热敏电阻丝检测熔融样品中释放出来的H2，来实现对材料中氢元素含量的测定；热导法的核心检测单元是热导池，其采用惠斯通电桥结构，分析臂在无样品气通过时与参比臂保持平衡，当生成的样品气由载气携带进入分析臂后，平衡被打破，产生与样品气浓度成正比的信号输出。传统脉冲熔融惰气保护热导法氢元素分析仪，可以在全量程范围内实现对氢的检测，其检测原理如图1所示。载气携带脉冲炉内样品熔融释放出的H2，经过粉尘过滤和分析净化后进入热导池，最后经信号处理，得出分析结果。
[0004]红外吸收法测氢是将熔融样品中释放出来的H2转化为H2O蒸汽后，通过H2O蒸汽分子在特定红外波段（6.5μm处）的吸收来实现对材料中氢元素含量的检测。红外吸收法的核心检测单元是红外池，其基本结构包括：红外光源，斩波器、光径管、热释电检测器等。待测组成气体，如H2O蒸汽分子，吸收一定强度的红外线后，导致热释电检测器信号发生变化，此变化量和待测组分含量存在一定函数关系，通过分析软件运算从而得出样品中氢元素含量。传统脉冲熔融惰气保护红外吸收法氢元素分析仪，其检测原理如图2所示，载气携带脉冲炉内样品熔融释放出的H2，经过粉尘过滤和分析净化后进入转化炉，生成待测组分H2O蒸汽分子，通过红外池H2O通道测定氢元素含量。
[0005]H2O蒸汽分子的红外吸收谱峰并不强，且干扰较多，只是在6.5μm波长处相对较好。热导法采用高纯N2做载气，H2和N2的气体热导系数相差大，热导信号非常灵敏，这从理论上决定了红外吸收法在测超低含量（≤3
µ
g/g）时没有热导法灵敏度高。在高含量范围（≥1000
µ
g/g）时，由于受到饱和蒸汽压的影响，H2O蒸汽容易发生凝结，导致红外吸收法产生测量误差。综上所述原因，红外吸收法适合检测的氢元素通常在中、低含量段，即3
µ
g/g~1000
µ
g/g测量范围，而热导法适合全量程范围检测。但是，红外吸收法测氢时可以实现与氧、氮元素的联测，检测效率更高。因此，如何实现热导法和红外吸收法在氧、氮、氢气体元素检测中的联合应用成为亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种基于热导
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红外法多组合的氧氮氢联测装置及方法，设置共用的熔融提取系统和分析气体传输系统，供红外池、热导池实现红外吸收法和热导法的联合应用，通过切换不同的气路实现不同的联测模式，仅需一套装置即可实现氧氮氢多种联测模式组合，满足不同用户的不同检测需求，节约设备成本，设计巧妙，操作简便。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于热导
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红外法多组合的氧氮氢联测装置，该装置包括熔融提取系统、分析气体传输系统、信号检测系统以及信号分析系统；所述熔融提取系统包括依次连通的载气通入管路、炉室阀、脉冲炉以及粉尘过滤器，所述载气通入管路连接至少两路进气管，用于通入不同的载气；所述分析气体传输系统包括依次连通的冲洗阀、旁路阀、质量流量计以及第一切换阀，其中，所述冲洗阀与所述粉尘过滤器连通，所述旁路阀与所述炉室阀连通，所述第一切换阀分别连接转化炉和第二切换阀，所述转化炉与所述第二切换阀连通，所述分析气体传输系统还包括参比阀和针阀，所述参比阀与所述炉室阀连通，所述针阀与所述参比阀连通；所述信号检测系统包括依次连通的红外池、分析净化试剂管、热导池，所述红外池与所述第二切换阀连通，所述热导池与所述针阀连通；所述信号分析系统包括控制器和处理器，所述控制器与所述处理器电性连接，所述控制器分别电性连接所述红外池、所述热导池；所述炉室阀、冲洗阀、旁路阀、第一切换阀、第二切换阀、参比阀以及针阀均采用电控阀门，并分别与所述控制器电性连接，所述控制器通过控制不同电控阀门的开闭，实现不同气路的导通和关断，实现不同气体联测模式。
[0008]进一步地，所述载气通入管路包括依次连接的进气切换阀、载气阀、净化炉以及载气净化试剂管，所述载气净化试剂管与所述炉室阀连通，所述进气切换阀连接至少两路进气管，用于通入不同的载气。
[0009]进一步地，所述进气管设置有两路，分别为第一气管和第二气管，所述第一气管通入高纯He作为载气，所述第二气管通入高纯N2作为载气。
[0010]进一步地，所述进气管上设置有减压阀。
[0011]进一步地，所述进气切换阀、载气阀均采用电控阀门，并分别与所述控制器电性连接，所述控制器通过控制所述进气切换阀，接通不管的进气管，实现不同载气的通入切换。
[0012]本专利技术还提供一种基于热导
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红外法多组合的氧氮氢联测方法，应用于上述的基于热导
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红外法多组合的氧氮氢联测装置，包括以下步骤：将金属或合金材料的样品放入脉冲炉，氧、氮、氢元素分别以CO、N2、H2分子形式释放出来，作为分析气；控制载气通入管路通入高纯He或高纯N2作为载气；通入的载气一路经过参比阀和针阀进入热导池作为参比气，另一路进入炉室阀，在工作状态下分析样品时，载气吹入脉冲炉，将样品熔融后释放的分析气携带进入粉尘过滤器；经过粉尘过滤器的分析气进入冲洗阀，在分析开始的脱气阶段打开冲洗阀，将废气排出；脱气结束后含待测成分的分析气依次经过旁路阀和质量流量计；
当通入高纯He作为载气时，载气携带分析气依次通过第一切换阀、转化炉、第二切换阀进入红外池，之后经分析净化试剂管进入热导池，实现O/N联测、N/H联测、O/N/H联测，其中，采用红外吸收法测氧、氢，采用热导法测氮；当通入高纯N2作为载气时，载气携带分析气通过第二切换阀进入红外池，之后经分析净化试剂管进入热导池，实现O/H联测模式，其中，采用红外吸收法测氧，采用热导法测氢。
[0013]进一步地，所述质量流量计采用质量流量控制器MFC，在O/N、N/H、O/N/H联测模式下，所述质量流量控制器MFC采用He参数模式，在O/H联测模式下，所述质量流量控制器MFC采用Ar参数模式。
[0014]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的基于热导
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红外法多组合的氧氮氢联测装置及方法，该装置包括熔融提取系统、分析本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热导
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红外法多组合的氧氮氢联测装置，其特征在于，包括：熔融提取系统、分析气体传输系统、信号检测系统以及信号分析系统；所述熔融提取系统包括依次连通的载气通入管路、炉室阀、脉冲炉以及粉尘过滤器，所述载气通入管路连接至少两路进气管，用于通入不同的载气；所述分析气体传输系统包括依次连通的冲洗阀、旁路阀、质量流量计以及第一切换阀，其中，所述冲洗阀与所述粉尘过滤器连通，所述旁路阀与所述炉室阀连通，所述第一切换阀分别连接转化炉和第二切换阀，所述转化炉与所述第二切换阀连通，所述分析气体传输系统还包括参比阀和针阀，所述参比阀与所述炉室阀连通，所述针阀与所述参比阀连通；所述信号检测系统包括依次连通的红外池、分析净化试剂管、热导池，所述红外池与所述第二切换阀连通，所述热导池与所述针阀连通；所述信号分析系统包括控制器和处理器，所述控制器与所述处理器电性连接，所述控制器分别电性连接所述红外池、所述热导池；所述炉室阀、冲洗阀、旁路阀、第一切换阀、第二切换阀、参比阀以及针阀均采用电控阀门，并分别与所述控制器电性连接，所述控制器通过控制不同电控阀门的开闭，实现不同气路的导通和关断，实现不同气体联测模式。2.根据权利要求1所述的基于热导
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红外法多组合的氧氮氢联测装置，其特征在于，所述载气通入管路包括依次连接的进气切换阀、载气阀、净化炉以及载气净化试剂管，所述载气净化试剂管与所述炉室阀连通，所述进气切换阀连接至少两路进气管，用于通入不同的载气。3.根据权利要求2所述的基于热导
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红外法多组合的氧氮氢联测装置，其特征在于，所述进气管设置有两路，分别为第一气管和第二气管，所述第一气管通入高纯He作为载气，所述第二气管通入高纯N2作为载气。4.根据权利要求2所述的基于热导
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红外法多组合的氧氮氢联测装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾云海，王学华，袁良经，支丹阳，王闰鹏，郭兆东，郝肖柯，吴振宁，陈旺，董馨阳，
申请(专利权)人：钢研纳克江苏检测技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：