在线分析仪器

在线分析仪器也称为过程分析仪器(Process analyst)，是指直接安装在工业生产过程或其他源流体领域，自动连续测量被测介质的成分或物理参数的一种仪表。

国家标准GB/T19768—2005《过程分析器试样处理系统性能表示》将过程分析仪器定义为：与源流体相连并自动给出输出信号的分析仪器，其输出信号包括混合流体中一种或多种组分的含量或由组分决定的流体的物理或化学性质。

在线分析仪器的功能：提高产品产量和质量;节约能源和原材料，降低消耗；保障设备安全、长期运行保护人身安全；用于烟气、废水等污染物的处理技术和排放监测，以保护环境。

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取样/插入式过程分析器

风格选择过程分析器：从源流体中提取样品，并将其送到分析仪进行测量。

插入式过程分析器：直接在源流体中测量。

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光学分析仪器

光学分析仪是一种利用光学原理和技术分析样品的设备。这些仪器测量光的强度、波长、极化等特性，以获得相关的样品组分、浓度、关于结构和属性的信息。

光学分析仪器包括使用吸收光谱的红外气体分析仪、紫外-可见分光光度计、激光气体分析仪、近红外光谱仪等；发射光谱化学发光法、紫外荧光分析仪等。

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吸收光谱法

基于物质对光的选择性吸收的分析方法包括原子吸收光谱法和分子吸收光谱法。

红外气体分析仪、紫外-可见分光光度计、激光气体分析仪、近红外光谱仪属于分子吸收光谱仪器，吸收光谱中涉及的光谱名称、波长范围、量子跃迁类型和光学分析方法见下表。

使用的波长范围

红外气体分析仪：

在1 ~ 16微米范围内，主要在2 ~ 12微米范围内，处于中红外波段，可以测量多种气体成分，包括CO、CO2、NO、SO2、无机物质，如NH3CH4、C2H4等烷烃、烯烃和其他碳氢化合物以及有机物。

紫外线气体分析仪：

在200 ~ 400 nm之间，在近紫外波段，它能测量的成分较少，主要是一些硫、氮、氯的无机物，如SO2、H2S、SX、NO、NO2、NH3、HCl、Cl2等。

激光气体分析仪：

目前主要在760 nm ~ 1.8μm，这是在近红外波段，它能测量的成分仅限于一些小分子量的物质，包括O2、CO、CO2、H2O、H2S、NO、NO2、NH3、HCl、无机物质，如氟化氢和C1、C2烃类。

上述红外、紫外气体分析仪不仅广泛用于工业过程的在线分析，也是烟气排放的连续监测系统(CEMS)烟气中气态污染物的核心仪器(SO2、NOX等)和烟尘含量都是用这些光学仪器测量的。

紫外-可见分光光度计：

在200纳米和780纳米之间，用于液体分析，目前用于工业水处理、广泛应用于污水排放和环境水质监测。

近红外光谱仪：

在780nm2526nm之间，既可用于液体分析，也可用于固体分析，非常适用于农产品等烃类有机物、石油化工产品和药品理化参数的测量。

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电化学测量仪器

电化学测量仪器是由电解质溶液和电极组成的化学电池通过测量电池的电势、电流、电导率等物理量来实现对被测物质的分析在线分析采用的电化学方法主要是电位分析法、电流分析和电导分析。

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电位分析法

电位分析法是在零电流的情况下，测量两个电极之间的电位差，即电池的电动势其工作原理可用能斯特方程描述使用电位分析的在线仪器如下：pH计、pNa计、使用离子选择性电极的氧化还原电位计和其他仪器。

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电流分析法

电流分析是测量电解反应过程中两电极间的电流或电流的变化所谓电解反应，就是电子转移的反应，也就是氧化-还原反应的工作原理可以用法拉第 电解定律。

在线分析的安培分析中使用的化学电池有两种原电池和电解池。

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原电池

原电池又称原电池，是将化学能转化为电能的装置。

在一次电池中，电化学反应可以自发进行，不需要外部电源提供电能。

下图是原电池电解电流测量系统的示意图放电电阻器RH串联连接在原电池的外部电路中原电池放电电流的变化通过RH转换成毫伏信号，由并联毫伏表测量。

使用原电池进行电解电流分析的在线仪器如下：燃料电池氧气分析仪、电流溶解氧分析仪、氧化锆氧分析仪等。

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电解池

电解池是将电能转化为化学能的装置在电解池中，电化学反应不能自发进行，需要外部电源提供电能。

下图是电解槽电解电流测量系统的示意图电解槽由外电路中的DC电源供电，电解电流由串联毫安表测量。

使用电解池进行电解电流分析的在线仪器有：电解微量水分计、极谱溶解氧分析仪、恒电位电解有毒气体检测仪等。

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电导分析法

电导率分析是测量溶液在两个电极之间的电导率(电阻率)其工作原理可以用欧姆定律来描述的法律。

使用电导率分析的在线仪表主要是电导率仪，包括根据电导率仪用途命名的各种盐表、酸碱浓度计等。

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色谱分析仪

混合液由色谱柱和检测器分离、后检测的定性、定量分析方法称为色谱分析。区别于其他分析仪器的显著特点是采用了色谱柱分离技术由于它的大量使用，它被列为一个单独的类别。

色谱仪的种类很多，气相色谱仪是用于在线分析的主要仪器。在线气相色谱仪中使用三种主要检测器：

1）热导检测器(TCD)它具有很宽的测量范围，可以测量几乎所有的非腐蚀性成分，从无机到有机。

2）氢火焰离子检测器(FID)仅用于碳氢化合物的高灵敏度分析。

3）火焰光度检测器(FPD)仅用于测量含硫和磷的化合物。

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物性分析仪器

在分析仪器中，一种定量检测物质物理性质的仪器叫做物性分析仪。物性分析仪器是根据其检测对象来分类命名的，比如水分仪、密度计、粘度计等。

鉴于石油产品物性分析仪器的多样性和特殊性，人们常把水分仪、密度计、粘度计是这些通用仪器之外的一种仪器，专门用于石油产品分析，如馏程、蒸气压、闪点、倾点、辛烷值测量仪归为一类，统称为油品性质分析仪器，中国 美国炼油工业习惯上称之为油质分析仪器。

油质分析仪器的种类很多，一般可以分为以下几类：

1）油加热蒸发性能分析仪，如馏程、初馏点、干点、蒸汽压分析仪等。

2）油品低温流动性能分析仪，如倾点、凝点、冰点、浊点、冷滤点分析仪等。

3）石油燃烧性能分析仪，如汽油辛烷值、柴油十六烷值分析仪等。

4）油品安全性能分析仪主要指闪点分析仪。

5）油品的其他物理性能分析仪，如色度、酸值(度)分析仪等。

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顺磁式氧分析器

它是利用氧的高顺磁特性，包括热磁对流制成的、磁力机械式、磁性压力氧分析仪。

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热学分析仪器

例如热导气体分析仪、催化燃烧可燃气体探测器、燃烧法热值仪等。

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射线分析仪器

例如x射线荧光光谱仪、γ射线密度计、中子和微波水分计、烟雾火灾探测器等。