世通儀器檢測服務(wù)有限公司,全國有多個實(shí)驗(yàn)室(廣東,江蘇,陜西,河南,重慶,四川,福建等等)均可上門檢測,證書帶CANS資質(zhì),歡迎來電咨詢-陳經(jīng)理
網(wǎng)絡(luò)分析儀一種能在寬頻帶內(nèi)進(jìn)行掃描測量以確定網(wǎng)絡(luò)參量的綜合性微波測量儀器。全稱是微波網(wǎng)絡(luò)分析儀。網(wǎng)絡(luò)分析儀是測量網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的一種新型儀器,可直接測量有源或無源、可逆或不可逆的雙口和單口網(wǎng)絡(luò)的復(fù)數(shù)散射參數(shù),并以掃頻方式給出各散射參數(shù)的幅度、相位頻率特性。自動網(wǎng)絡(luò)分析儀能對測量結(jié)果逐點(diǎn)進(jìn)行誤差修正,并換算出其他幾十種網(wǎng)絡(luò)參數(shù),如輸入反射系數(shù)、輸出反射系數(shù)、電壓駐波比、阻抗(或?qū)Ъ{)、衰減(或增益)、相移和群延時等傳輸參數(shù)以及隔離度和定向度等。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是微波毫米波測試儀器領(lǐng)域中為重要、應(yīng)用為廣泛的一種智能化測試儀器,在業(yè)界享有“微波/毫米波測試儀器”的美譽(yù),主要用于被測網(wǎng)絡(luò)散射參量雙向S參數(shù)的幅頻、相頻及群時延等特性信息的測量,廣泛應(yīng)用于以相控陣?yán)走_(dá)為代表的新一代電子裝備研制、生產(chǎn)、維修和計(jì)量等領(lǐng)域,還可以應(yīng)用于制導(dǎo)、隱身及反隱身、航空航天、衛(wèi)星通信、雷達(dá)偵測和監(jiān)視、教學(xué)實(shí)驗(yàn)以及天線與RCS測試、元器件測試、材料測試等諸多領(lǐng)域矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,它本身自帶了一個信號發(fā)生器,可以對一個頻段進(jìn)行頻率掃描. 如果是單端口測量的話,將激勵信號加在端口上,通過測量反射回來信號的幅度和相位,就可以判斷出阻抗或者反射情況. 而對于雙端口測量,則還可以測量傳輸參數(shù). 由于受分布參數(shù)等影響明顯,所以網(wǎng)絡(luò)分析儀使用之前進(jìn)行校準(zhǔn)。
在微波電路的設(shè)計(jì)和計(jì)算中,需要對所用元、器件特性的全部網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行全面定值。而微波元、器件中,包括微波晶體管,大多采用S參數(shù)(散射參數(shù))來表述它們的特性。一般二端口網(wǎng)絡(luò)需要有四個散射參數(shù)(S11、S22、S12和S21),才能對其全面定值。因此往往采用測量的方法來確定網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。
圖2 網(wǎng)絡(luò)分析儀框圖
圖2 網(wǎng)絡(luò)分析儀框圖
20世紀(jì)60年代中期,出現(xiàn)能在寬頻帶范圍內(nèi)掃頻測量并能顯示全部網(wǎng)絡(luò)S參數(shù)的模值和幅角的多功能儀器,這就是微波網(wǎng)絡(luò)分析儀。因此網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本部分實(shí)際上就是一臺S參數(shù)測量儀。方框圖如圖2所示。
由于測定了網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)后,網(wǎng)絡(luò)的其它各種特性參量都可以從S參數(shù)中導(dǎo)出,因此,微波網(wǎng)絡(luò)分析儀具有多種功能。
網(wǎng)絡(luò)分析儀是在四端口微波反射計(jì)(見駐波與反射測量)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在60年代中期實(shí)現(xiàn)自動化,利用計(jì)算機(jī)按一定誤差模型在每一頻率點(diǎn)上修正由定向耦合器的定向性不完善、失配和竄漏等而引起的誤差,從而使測量度大為提高,可達(dá)到計(jì)量室中精密的測量線技術(shù)的測量度,而測量速度提高數(shù)十倍 [2] 。
原理編輯 語音
一個任意多端口網(wǎng)絡(luò)的各端口終端均匹配時,由第n個端口輸入的入射行波 an將散射到其余一切端口并 發(fā)射出去。若第m個端口的出射行波為bm,則n口與m口之間的散射參數(shù)Smn=bm/an。一個雙口網(wǎng)絡(luò)共有四個散射參數(shù) S11、S21、S12和S22。當(dāng)兩個終端均匹配時,S11和S22就分別是端口1和2的反射系數(shù),S21是由1口至2口的傳輸系數(shù),S12則是反方向的傳輸系數(shù)。當(dāng)某一端口m終端失配時,由終端反射回來的行波又重新進(jìn)入m口。這可以等效地看成是m口仍是匹配的,但有一個行波am入射到m口。這樣,在任意情況下都可以列出各口等效入射、出射行波與散射參數(shù)之間關(guān)系的聯(lián)立方程組。據(jù)此可以解出網(wǎng)絡(luò)的一切特性參數(shù),如終端失配時的輸入端反射系數(shù)、電壓駐波比、輸入阻抗以及各種正向反向傳輸系數(shù)等。這就是網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本的工作原理。單端口網(wǎng)絡(luò)可視為雙口網(wǎng)絡(luò)的特例,在其中除S11之外,恒有S21=S12=S22。對于多端口網(wǎng)絡(luò),除了一個輸入和一個輸出端口之外,可在其余一切端口都接上匹配負(fù)載,從而等效為一個雙端口網(wǎng)絡(luò)。輪流選擇各對端口作為等效雙口網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出端,進(jìn)行一系列測量并列出相應(yīng)的方程,即可解得n端口網(wǎng)絡(luò)的全部n2個散射參數(shù),從而求出n端口網(wǎng)絡(luò)的一切特性參數(shù)。 圖3左為四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀測量S11時測試單元的原理示意,箭頭表示各行波的路徑。信號源 u輸出信號經(jīng)開關(guān)S1和定向耦合器D2輸入到被測網(wǎng)絡(luò)的端口1,這就是入射波a1。端口1的反射波(即1口的出射波b1)經(jīng)定向耦合器 D2和開關(guān)傳到接收機(jī)的測量通道。信號源u的輸出同時經(jīng)定向耦合器D1傳到接收機(jī)的參考通道,這個信號是正比于a1的。于是雙通道幅度-相位接收機(jī)就測出b1/a1,即測出S11,包括其幅值和相位(或?qū)嵅亢吞摬浚?。測量時,網(wǎng)絡(luò)的端口2接上匹配負(fù)載R1,以滿足散射參數(shù)所規(guī)定的條件。系統(tǒng)中的另一個定向耦合器D3也終接匹配負(fù)載R2,以免產(chǎn)生不良影響。其余三個S 參數(shù)的測量原理與此類同。圖3右為測量不同Smn參數(shù)時各開關(guān)應(yīng)放置的位置。
圖3 網(wǎng)絡(luò)分析儀
圖3 網(wǎng)絡(luò)分析儀
在實(shí)際測量之前,先用三個阻抗已知的標(biāo)準(zhǔn)器(例如一個短路、一個開路和一個匹配負(fù)載)供儀器進(jìn)行一系列測量,稱為校準(zhǔn)測量。由實(shí)測結(jié)果與理想(無儀器誤差時)應(yīng)有的結(jié)果比對,可通過計(jì)算求出誤差模型中的各誤差因子并存入計(jì)算機(jī)中,以便對被測件的測量結(jié)果進(jìn)行誤差修正。在每一頻率點(diǎn)上都按此進(jìn)行校準(zhǔn)和修正。測量步驟和計(jì)算都十分復(fù)雜,非人工所能勝任。
上述網(wǎng)絡(luò)分析儀稱為四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀,因?yàn)閮x器有四個端口,分別接到信號源、被測件、測量通道和測量的參考通道。它的缺點(diǎn)是接收機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,誤差模型中并未包括接收機(jī)所產(chǎn)生的誤差。
參數(shù)編輯 語音
參數(shù)(散射參數(shù))用于評估 DUT 反射信號和傳送信號的性能。 參數(shù)由兩個復(fù)數(shù)之比定義,它包含有關(guān)信號的幅度和相位的信息。 參數(shù)通常表示為:
輸出 輸入
輸出:輸出信號的 DUT 端口號。
輸入:輸入信號的 DUT 端口號。
例如,參數(shù) S21 是 DUT 上端口 2 的輸出信號與 DUT 上端口 1 的輸入信號之比,輸出信號和輸入信號都用復(fù)數(shù)表示。
當(dāng)啟動平衡 - 不平衡轉(zhuǎn)換功能時,可以選擇混合模 S 參數(shù)。
新發(fā)展編輯 語音
1973年又研制出六端口網(wǎng)絡(luò)分析儀。它利用一個由定向耦合器和混合接頭(魔 T)組成的六端口網(wǎng)絡(luò)作為測量單元,除二個端口分別接信號源和被測件之外,其余四個端口均接到幅值檢波器或功率計(jì)。通過檢出的四個幅值的適當(dāng)組合,可以求出被測網(wǎng)絡(luò)散射參數(shù)的模和相位。它不必使用復(fù)雜的雙通道接收機(jī)來取得相位信息,從而使測量系統(tǒng)的硬件大為簡化。此外,它有超過必需數(shù)目的冗余測量端口,可以利用冗余數(shù)據(jù)之間互相核對來提高測量結(jié)果的可信性。但它的計(jì)算工作比四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀要復(fù)雜得多。采用雙六端口網(wǎng)絡(luò)分析儀來測量雙端口網(wǎng)絡(luò),即用一個六端口網(wǎng)絡(luò)儀接在被測網(wǎng)絡(luò)的端口1,另一個接在端口2,可在測量過程中避免開關(guān)轉(zhuǎn)換或人工倒轉(zhuǎn)被測網(wǎng)絡(luò)的輸入端和輸出端,進(jìn)一步提高了測量的度
世通儀器檢測服務(wù)有限公司,全國有多個實(shí)驗(yàn)室(廣東,江蘇,陜西,河南,重慶,四川,福建等等)均可上門檢測,證書帶CANS資質(zhì),歡迎來電咨詢-陳經(jīng)理可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器是一種電子儀器,由探測器與報(bào)警控制主機(jī)構(gòu)成,廣泛應(yīng)用于石油、燃?xì)?、化工、油庫等存在有毒氣體的石油化工行業(yè),用以檢測室內(nèi)外危險(xiǎn)場所的泄漏情況。
因燃?xì)庑孤┮鹛綔y器報(bào)警并使用自動切斷裝置動作時,切勿開燈或打開任何電器開關(guān);應(yīng)立即打開窗戶進(jìn)行通風(fēng),等探測器紅色報(bào)警指示燈熄滅后,查找確認(rèn)燃?xì)庑孤┑脑颍o法確認(rèn)原因時應(yīng)聯(lián)絡(luò)相關(guān)的燃?xì)夤具M(jìn)行處理),并進(jìn)行排除。 確認(rèn)探測器不再繼續(xù)報(bào)警(燃?xì)獠辉倮^續(xù)泄漏),按動手動開關(guān)打開自動切斷裝置恢復(fù)燃?xì)狻? 請勿隨意觸動可燃?xì)怏w探測報(bào)警器的電源,以防探測器不能正常工作。
安裝方法編輯 語音
可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器由探測器與報(bào)警控制主機(jī)構(gòu)成,廣泛應(yīng)用于石油、燃?xì)?、化工、油庫等存在有毒氣體的石油化工行業(yè),用以檢測室內(nèi)外危險(xiǎn)場所的泄漏情況,是生產(chǎn)和人身安全的重要儀器。當(dāng)被測場所存在有毒氣體時,探測器將氣信號轉(zhuǎn)換成電壓信號或電流信號傳送到報(bào)警儀表,儀器顯示出有毒氣體爆炸下限的百分比濃度值。當(dāng)有毒氣體濃度超過報(bào)警設(shè)定值時發(fā)生聲光報(bào)警信號提示,值班人員及時采取安全措施,避免燃爆事故發(fā)生。
1.應(yīng)用時的注意事項(xiàng)
可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器固定式安裝一經(jīng)就位,其位置就不易更改,具體應(yīng)用時應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。
(1)弄清所要監(jiān)測的裝置有哪些可能泄漏點(diǎn),分析它們的泄漏壓力、方向等因素,并畫出探頭位置分布圖,根據(jù)泄漏的嚴(yán)重程度分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種等級。
(2)根據(jù)所在場所的氣流方向、風(fēng)向等具體因素,判斷當(dāng)發(fā)生大量泄漏時,有毒氣體的泄漏方向。
(3)根據(jù)泄漏氣體的密度(大于或小于空氣),結(jié)合空氣流動趨勢,綜合成泄漏的立體流動趨勢圖,并在其流動的下游位置作出初始設(shè)點(diǎn)方案。
(4)研究泄漏點(diǎn)的泄漏狀態(tài)是微漏還是噴射狀。如果是微漏,則設(shè)點(diǎn)的位置就要靠近泄漏點(diǎn)一些。如果是噴射狀泄漏,則要稍遠(yuǎn)離泄漏點(diǎn)。綜合這些狀況,擬定出終設(shè)點(diǎn)方案。這樣,需要購置的數(shù)量和品種即可估算出來。
(5)對于存在較大有毒氣體泄漏的場所,根據(jù)有關(guān)規(guī)定每相距10—20m應(yīng)設(shè)一個檢測點(diǎn)。對于無人值班的小型且不連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的泵房,需要注意發(fā)生有毒氣體泄漏的可能性,一般應(yīng)在下風(fēng)口安裝一臺檢測器。
(6)對于有氫氣泄漏的場所,應(yīng)將檢測器安裝在泄漏點(diǎn)上方平面。
(7)對于氣體密度大于空氣的介質(zhì),應(yīng)將檢測器安裝在低于泄漏點(diǎn)的下方平面上,并注意周圍環(huán)境特點(diǎn)。對于容易積聚有毒氣體的場所應(yīng)特別注意安全監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)定。
(8)對于開放式有毒氣體擴(kuò)散逸出環(huán)境,如果缺乏良好的通風(fēng)條件,也很容易使某個部位的空氣中的有毒氣體含量接近或達(dá)到爆炸下限濃度,這些都是不可忽視的安全監(jiān)測點(diǎn)?!「鶕?jù)現(xiàn)場事故的分析結(jié)果,其中一半以上是由不正確的安裝和校驗(yàn)造成的。因此,有必要介紹正確的安裝和校驗(yàn)的注意事項(xiàng)以減少故障。
2.可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器安裝的注意事項(xiàng)
(1)報(bào)警器探頭主要是接觸燃燒氣體傳感器的檢測元件,由鉑絲線圈上包氧化鋁和黏合劑組成球狀,其外表面附有鉑、鈀等稀有金屬。因此,在安裝時一定要小心,避免摔壞探頭。
(2)報(bào)警器的安裝高度一般應(yīng)在160—170cm,以便于維修人員進(jìn)行日常維護(hù)。
(3)報(bào)警器是安全儀表,有聲、光顯示功能,應(yīng)安裝在工作人員易看到和易聽到的地方,以便及時消除隱患。
(4)報(bào)警器的周圍不能有對儀表工作有影響的強(qiáng)電磁場(如大功率電機(jī)、變壓器)。
(5)被測氣體的密度不同,室內(nèi)探頭的安裝位置也應(yīng)不同。被測氣體密度小于空氣密度時,探頭應(yīng)安裝在距屋頂30cm外,方向向下;反之,探頭應(yīng)安裝在距地面30cm處,方向向上。
可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器施工接線圖
控制器采用三芯屏蔽線與探測器連接(注:單芯線徑不低于0.75mm國標(biāo)線,依實(shí)際距離而定),將屏蔽層與控制器機(jī)殼相連并可靠接地。當(dāng)采用RVV線纜時,應(yīng)穿金屬管并將金屬管可靠接地。
參照控制器與探測器接線圖,將可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器的控制器與探測器的對應(yīng)端子相連接
接線方式
1.將輸入控制器端子與探測器端子對應(yīng)相接
2.輸出端子與聯(lián)動設(shè)備的連接
3.當(dāng)排風(fēng)扇等感性設(shè)備滿足小于等于5A/220VAV條件時,
4.可直接與輸出端子相連,但盡可能的避免負(fù)載設(shè)備直接與輸出端子相連,當(dāng)負(fù)載設(shè)備大于5A/220VAV時,外接轉(zhuǎn)接設(shè)備;
5.控制器、探測器要可靠的接地;
6.進(jìn)行各種安裝操作時,需先斷電,否則可能會燒壞主機(jī)。
相關(guān)設(shè)備編輯 語音
1、HFPCY-Ex便攜式可燃?xì)怏w檢測儀采用自然擴(kuò)散方式檢測氣體濃度,使用催化燃燒式傳感器,具有的靈敏度和出色的重復(fù)性;可燃?xì)怏w檢測儀采用嵌入式微控制技術(shù),菜單操作簡單,功能,可靠性高,整機(jī)性能居國內(nèi)水平。它適用于可燃?xì)怏w泄漏搶險(xiǎn)、地下管道或礦井等場所,能有效工作人員的生命安全不受侵害,生產(chǎn)設(shè)備不受損失??扇?xì)馐殖直淼耐鈿げ捎酶邚?qiáng)度工程材料、復(fù)合彈性橡膠材料精制而成,強(qiáng)度高、手感好。
2、CY-Ex泵吸式可燃?xì)怏w檢測儀采用內(nèi)置吸氣泵,可快速檢測工作環(huán)境中可燃?xì)怏w濃度。泵吸式可燃?xì)怏w檢測儀采用催化燃燒傳感器,具有非常清晰的大液晶顯示屏,聲光報(bào)警提示,在非常不利的工作環(huán)境下也可以檢測危險(xiǎn)氣體并及時提示操作人員預(yù)防。
3、HFTCY-Ex在線式可燃?xì)鈾z測報(bào)警器由氣體檢測報(bào)警控制器和固定式可燃?xì)怏w檢測器組成,氣體檢測報(bào)警控制器可放置于值班室內(nèi),主要對各監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行控制,可燃?xì)怏w檢測器安裝于氣體易泄露的地點(diǎn),其核心部件為內(nèi)置的氣體傳感器??扇?xì)怏w檢測器將傳感器檢測到的可燃?xì)怏w濃度轉(zhuǎn)換成電信號,通過線纜傳輸?shù)綀?bào)警控制器,氣體濃度越高,電信號越強(qiáng),當(dāng)氣體濃度達(dá)到或超過報(bào)警控制器設(shè)置的報(bào)警點(diǎn)時,報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號,并可啟動電磁閥、排氣扇等外聯(lián)設(shè)備,自動排除隱患。
世通儀器檢測服務(wù)有限公司,全國有多個實(shí)驗(yàn)室(廣東,江蘇,陜西,河南,重慶,四川,福建等等)均可上門檢測,證書帶CANS資質(zhì),歡迎來電咨詢-陳經(jīng)理
紅外分光光度計(jì):由光源發(fā)出的光,被分為能量均等對稱的兩束,一束為樣品光通過樣品,另一束為參考光作為基準(zhǔn)。這兩束光通過樣品室進(jìn)入光度計(jì)后,被扇形鏡以一定的頻率所調(diào)制,形成交變信號。由光源發(fā)出的光,被分為能量均等對稱的兩束,一束為樣品光通過樣品,另一束為參考光作為基準(zhǔn)。這兩束光通過樣品室進(jìn)入光度計(jì)后,被扇形鏡以一定的頻率所調(diào)制,形成交變信號,然后兩束光和為一束,并交替通過入射狹縫進(jìn)入單色器中,經(jīng)離軸拋物鏡將光束平行地投射在光柵上,色散并通過出射狹縫之后,被濾光片濾除次光譜,再經(jīng)橢球鏡聚焦在探測器的接收面上。探測器將上述交變的信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號,經(jīng)放大器進(jìn)行電壓放大后,轉(zhuǎn)入A/D轉(zhuǎn)換單位,計(jì)算機(jī)處理后得到從高波數(shù)到低波數(shù)的紅外吸收光譜圖。傅里葉變換紅外光譜儀主要由邁克爾遜干涉儀和計(jì)算機(jī)組成。邁克爾遜干涉儀的主要功能是使光源發(fā) 出的光分為兩束后形成一定的光程差,再使之復(fù)合以產(chǎn)生干涉,所得到的干涉圖函數(shù)包含了光源的全部頻率 和強(qiáng)度信息。用計(jì)算機(jī)將干涉圖函數(shù)進(jìn)行傅里葉變換,就可計(jì)算出原來光源的強(qiáng)度按頻率的分布。 [1] 它克服了色散型光譜儀分辨能力低、光能量輸出小、光譜范圍窄、測量時間長等缺點(diǎn)。它不僅可以測量各種氣體、固體、液體樣品的吸收、反射光譜等,而且可用于短時間化學(xué)反應(yīng)測量。紅外光譜儀在電子、化工、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域均有著廣泛的應(yīng)用。傅里葉變換紅外(Fourier Transform Infrared,F(xiàn)TIR)光譜儀主要由紅外光源、分束器、干涉儀、樣品池、探測器、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)等組成,是干涉型紅外光譜儀的典型代表,不同于色散型紅外儀的工作原理,它沒有單色器和狹縫,利用邁克爾遜干涉儀獲得入射光的干涉圖,然后通過傅里葉數(shù)學(xué)變換,把時間域函數(shù)干涉圖變換為頻率域函數(shù)圖(普通的紅外光譜圖)。 [3]
(1)光源:傅里葉變換紅外光譜儀為測定不同范圍的光譜而設(shè)置有多個光源。通常用的是鎢絲燈或碘鎢 燈(近紅外)、硅碳棒(中紅外)、高壓汞燈及氧化釷燈(遠(yuǎn)紅外)。
(2)分束器:分束器是邁克爾遜干涉儀的關(guān)鍵元件。其作用是將入射光束分成反射和透射兩部分,然后 再使之復(fù)合,如果可動鏡使兩束光造成一定的光程差,則復(fù)合光束即可造成相長或相消干涉。
對分束器的要求是:應(yīng)在波數(shù)v處使入射光束透射和反射各半,此時被調(diào)制的光束振幅大。根據(jù)使用 波段范圍不同,在不同介質(zhì)材料上加相應(yīng)的表面涂層,即構(gòu)成分束器。
(3)探測器:傅里葉變換紅外光譜儀所用的探測器與色散型紅外分光光度計(jì)所用的探測器無本質(zhì)的區(qū) 別。常用的探測器有硫酸三甘鈦(TGS)、鈮酸鋇鍶、碲鎘汞、銻化銦等。
(4)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng):傅里葉變換紅外光譜儀數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的核心是計(jì)算機(jī),功能是控制儀器的操作,收集 數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)。 [1]按光學(xué)系統(tǒng)分
光譜儀按照光學(xué)系統(tǒng)的不同可以分為色散型和干涉型,色散型光譜儀根據(jù)分光元件的不同,又可分為棱鏡式和光柵式,干涉型紅外光譜儀即傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)。其中光柵式的優(yōu)點(diǎn)是可以重復(fù)光譜響應(yīng),機(jī)械性能可靠,缺點(diǎn)是效率偏低,對偏振敏感;干涉型光譜儀的優(yōu)點(diǎn)在于可以提供很高的光譜分辨率以及很高的光譜覆蓋范圍,同時其需要的光學(xué)組件及機(jī)械組件作為支持。干涉型紅外光譜儀憑借其高分辨率、高波數(shù)精度、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn),迅速成為的分析儀器中的研究熱點(diǎn)。 [4]
按使用場景分
傅里葉變換紅外光譜儀根據(jù)使用場景不同可分為型與多用途型。型傅里葉變換紅外光譜儀包括了大氣環(huán)境傅里葉紅外光譜儀、太空星載傅里葉光譜儀、化學(xué)分析傅里葉紅外光譜儀、車載遙感傅里葉變換紅外光譜儀等;多功能傅里葉變換光譜儀可以實(shí)現(xiàn)多種物質(zhì)的分析,通常用于實(shí)驗(yàn)室對相應(yīng)樣品進(jìn)行分析。 [傅里葉紅外光譜儀的產(chǎn)生是一次革命性的飛躍。與傳統(tǒng)的分光光譜儀相比,傅里葉紅外光譜儀具有以下優(yōu)勢:
掃描速度快
傅里葉變換紅外光譜儀的掃描速度比色散型儀器快數(shù)百倍,而且在任何測量時間內(nèi)都能獲得輻射源的所有頻率的全部信息,即所謂的“多路傳輸”。掃描速度的快慢主要由動鏡的移動速度決定的,動鏡移動一次即可采集所有信息。這一優(yōu)點(diǎn)使它特別適合與氣相色譜、高壓液相色譜儀器聯(lián)機(jī)使用,也可用于快速化學(xué)反應(yīng)過程的跟蹤及化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的研究等等。對于穩(wěn)定的樣品,在一次測量中一般采用多次掃描、累加求平均法得到干涉圖,這就改善了信噪比。在相同的總測量時間和相同的分辨率條件下,F(xiàn)TIR的信噪比比色散型的要提高數(shù)十倍以上。這也是快速掃描帶來的優(yōu)點(diǎn)。
具有很高的分辨率
分辨率是紅外光譜儀的主要性能指標(biāo)之一,是指光譜儀對兩個靠得很近的譜線的辨別能力。一般棱鏡式紅外分光光度計(jì)的分辨率在1000cm-1處為3cm-1。光柵式儀器在1000cm-1處可達(dá)0.2cm-1,而傅里葉變換紅外光譜儀在整個光譜范圍內(nèi)可達(dá)0.1cm-1~0.005cm-1。它的分辨率與儀器的光程差有關(guān),光程差越大,儀器的分辨率越高,即動鏡掃描的距離越長,分辨率越高,但掃描時間也隨之增加。利用其高分辨率的特性,可以研究因振動和轉(zhuǎn)動吸收帶重疊而導(dǎo)致的氣體混合物的復(fù)雜光譜。在一般材料分析中,不需要高分辨率。相應(yīng)地,F(xiàn)TIR光譜儀均有多檔分辨率供用戶據(jù)實(shí)際需要隨用隨選。
波數(shù)精度高
波數(shù)是紅外定性分析的關(guān)鍵參數(shù),因此儀器的波數(shù)精度非常重要。因?yàn)楦缮鎯x的動鏡可以被很地驅(qū)動,所以干涉圖的變化很準(zhǔn)確,同時動鏡的移動距離是由He-Ne激光器的干涉條紋來測量的,從而了所測的光程差很準(zhǔn)確。而現(xiàn)代He-Ne激光器的頻率穩(wěn)定度和強(qiáng)度穩(wěn)定度都是非常高的,頻率穩(wěn)定度優(yōu)于5*10-10,因此在計(jì)算的光譜中有很高的波數(shù)精度和準(zhǔn)確度,通??蛇_(dá)到0.01cm-1。
的靈敏度
色散型紅外分光光度計(jì)大部分的光源能量都損失在入口狹縫的刀口上,而傅里葉變換紅外儀沒有狹縫的限制,輻射通量只與干涉儀的平面鏡大小有關(guān),在同樣的分辨率下,其輻射通量比色散型儀器大得多,從而使檢測器接受的信噪比增大,因此具有很高的靈敏度,可達(dá)10-9~10-12g。由于此優(yōu)點(diǎn),使傅里葉變換紅外光譜儀特別適合測量弱信號光譜。例如遙測大氣污染物車輛、火箭尾氣及煙道氣等和水污染物例如水面油污染等。此外,在研究催化劑表面的化學(xué)吸附也具有很大潛力。
光譜范圍寬
傅里葉變換紅外儀只要能實(shí)現(xiàn)測量儀器的元器件(不同的分束器和光源等)的自動轉(zhuǎn)換,就可以研究整個近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外10000cm-1~10cm-1的光譜。這對測定無機(jī)化合物和金屬有機(jī)化合物十分有利。 [邁克爾遜干涉儀是根據(jù)光的干涉原理制成的精密測量儀器,它可精密地測量長度及長度的微小改變等。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。
邁克爾遜干涉儀光學(xué)結(jié)構(gòu)如圖(1)所示,M1和M2是精密磨光的平面反射鏡,相互垂直安裝構(gòu)成干涉儀的兩臂,M1是動鏡,在直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下沿軸向前后移動,如圖中箭頭所示,M2是定鏡。G1是分束器,在G1的后表面上鍍有分束膜,這就是所謂的介質(zhì)膜分束器。分束膜由一種半透半反的光學(xué)材料制成。圖中入射光線在分束膜處通過反射和透射被分成兩束光,用深淺不同黑色和灰色的線段表示。G2是補(bǔ)償板,其和分束器的區(qū)別是沒有鍍分束膜,這是為了使透過分束器的光束也同反射光束一樣地三次通過透明光學(xué)平板,以兩光束間無相位差。 [5]
在食品中的應(yīng)用編輯 語音
酒制品檢測分析
不同產(chǎn)地的葡萄酒具有不同的質(zhì)量與風(fēng)格,市場上葡萄酒以假亂真、以次充好現(xiàn)象頗多,尋找簡單有效地鑒別葡萄酒產(chǎn)區(qū)的方法,有利于葡萄酒市場的健康發(fā)展。向伶俐等人采用近、中紅外光譜的貝葉斯信息融合技術(shù)對葡萄酒原產(chǎn)地進(jìn)行快速識別,建模集準(zhǔn)確率為87.11 %,檢驗(yàn)集準(zhǔn)確率為90.87 %,提高判別的準(zhǔn)確度,為葡萄酒原產(chǎn)地真?zhèn)巫R別提供了一種低成本的新方法。
此外,利用紅外光譜對白酒年份與香型鑒別也有十分效。因不同香型白酒的成分有所差異,其紅外光譜也不盡相同,可根據(jù)紅外光譜差異鑒別不同年份的白酒。
蜂蜜檢測分析
我國蜂蜜質(zhì)量參差不齊,摻假現(xiàn)象也較為嚴(yán)重。孫燕等利用中紅外圖譜分析儀結(jié)合化學(xué)計(jì)量軟件建立饒河黑蜂蜂蜜產(chǎn)地真假判別模型判別饒河本地的蜂蜜樣品和其它地區(qū)蜂蜜樣品,準(zhǔn)確率達(dá)90.3 %,為蜂蜜真?zhèn)舞b別提供了一種有效的方法。
谷類檢測分析
近年來,少數(shù)造假者頻頻在陳舊大米中涂抹摻加植物油、礦物油,增加其亮度和光澤,冒充新鮮大米銷售,嚴(yán)重危害消費(fèi)者身心健康。張耀武等利用紅外光譜對涂有和摻有礦物油的大米進(jìn)行定性鑒別。將分離出含有礦物油的試樣進(jìn)行紅外光譜測試,未出現(xiàn) 1745 cm-1脂 C=O 的伸縮振動吸收和1000~1300 cm-1伸縮振動吸收,證明該試樣中含有直鏈烷烴的礦物油。文中指出該方法可用于對大米、餅干、瓜子和食用油中是否摻加工業(yè)礦物油的鑒定。
糧食在高溫高濕條件下極易發(fā)霉變質(zhì),不僅造成經(jīng)濟(jì)損失還嚴(yán)重威脅人畜健康。劉凌平等利用傅里葉變換衰減全反射紅外光譜技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法(ART-FTIR),對稻谷中7 種常見有害霉菌進(jìn)行了快速鑒定,建立的線性判別分析和偏小二乘判別分析模型對7種不同類別菌株的留一交互驗(yàn)證整體正確率分別達(dá)到 87.1 %和87.3 %,表明ART-FTIR 技術(shù)技術(shù)可用于谷物中霉菌不同屬間的快速鑒別,尤其對不同菌屬的霉菌具有良好的判別效果。
果蔬檢測分析
果蔬中農(nóng)藥殘留快速、的檢測技術(shù)是當(dāng)前食品安全控制關(guān)注的重大問題。朱春艷用傅里葉紅外光譜技術(shù)對敵百蟲和辛硫磷兩種農(nóng)藥的紅外光譜進(jìn)行了測量和分析,驗(yàn)證了FTIR/ATR技術(shù)快速檢測蔬菜中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的可行性,測定敵百蟲的低的檢測限為0.2×10-6(體積分?jǐn)?shù)),相關(guān)系數(shù)為0.9141,辛硫磷的低檢測限為0.02×10-6,相關(guān)系數(shù)為0.9036,為果蔬農(nóng)藥殘留檢測提供了一種方便、快捷、準(zhǔn)確的方法。 [3]