一、CS-9900型高频红外碳硫分析仪主要技术规格

仪器名称：高频红外碳硫分析仪          

仪器型号：CS-9900型     

1．设备主要技术指标                  

1.1 测量范围(1g试样)：

碳：0.00001%-99.999%

硫：0.00001%-99.999%

1.2仪器分析：

碳符合ISO9556标准

硫符合ISO4935标准

1.3 分析时间：20-60秒可调，一般在30秒左右

1.4 小读数：0.1ppm

1.5 电子天平(美国丹佛)读数：0.0001g

1.6 工作环境：室内温度：10-30℃；相对湿度：小于90%

1.7 高频炉：功率≥2.7kVA；频率：20MHz

1.8 电源：要求接地良好

电压AC220V±5%；频率50Hz±2%

1.9 氧气：纯度≥99.5%

输入压力 0.18MPa±5%

载氧压力 0.08MPa±2%

1.10 动力气：氮气或压缩空气（净化）；输入压力 0.25MPa±5%

1.11 气体流量：顶氧流量 1.0-2.0L/min；分析气流量 3.0-4.5L/min

1.12 干燥剂：高效变色干燥剂

1.13过滤剂：石英棉

        二、CS-9900型高频红外碳硫分析仪主要特点

CS-9900型高频红外碳硫分析仪与GP-9900型高频感应燃烧炉配套使用，能快速、准确地测定钢、铁、合金、铸造型芯砂、有色金属、水泥、矿石、焦炭、催化剂及其它材料中碳、硫两元素的质量分数。这套设备引进了国外的先进技术，是集光、机、电、计算机、分析技术等于一体的高新技术产品，具有测量范围宽、抗干扰能力强、功能齐全、操作简便、分析结果准确可靠等特点。该机大部分元件均采用进口，整机性能可与进口产品媲美。

1.红外检测系统

-电路设计：整机采用双CPU上、下位机模块化设计，电子线路高度集成，稳定可靠；同时采用多级隐蔽式隔离电路，彻底解决高频干扰。

-电源：一体化线性模块电源，输出稳定，无故障。

-光源：进口铂金红外线光源，发热持续、光谱特性效率高。

-分析池：镀金碳硫分析池及高热释电红外探测器（可达10^-11）保证信号稳    定。

-电机：航空专用调制电机，热稳定性好，连续使用寿命10万小时以上。

2.高频燃烧系统

-高频电路：大功率高频电路设计，采用7.5KVA高频功率管（实际使用功率大于2.7KVA，可不加样品空烧），减轻高频燃烧系统的负载，提高使用寿命。

-高频控制电路：自动检测电磁阀、升降气缸及高频工作状况，自动过时、过流报警，保护高频炉在正常状态工作。

-气路：高电子流量控制器及进口气路系统（电磁阀、管接头、升降气缸）保证气流稳定，自动检漏。

-固标和气标双校正。

-除尘系统：炉头加热及自动清扫装置，可减少粉尘对分析结果的影响；进口排灰系统。

-0.4微米超微孔金属过滤器，确保粉尘与气体的完全分离。

-采用电流/电压/功率/选择方式调节炉温，适合于不同材质的样品。

3.随机软件

-WINDOWS XP全中文操作界面，操作方便，易于掌握；

-程序设计采用Deliph软件编译；

-上下位机采用USB2.0接口通讯，大大提高了通讯速度；

-红外检测与高频炉采用光纤连接，杜绝了高频干扰；

-软件提供多用户管理系统，可由管理员设置不同用户权限；

-提供通道管理功能，碳硫通道可自行增加、删除和编辑，无数量限制；

-提供样品管理功能，可对样品名称、标识进行编辑，并可增加和删除样品名；

-分析结果采用ACCESS数据库方式存储，可存储每次分析碳硫的所有数据及曲线；

-分析结果随意查询，可根据时间、操作员、样品名称、标识等多方面查询；

-开关诊断功能，可由软件实现检测炉头和气室的密封性；

-可由软件实现碳硫工作曲线的生成并进行曲线拟合；

-碳硫各一个曲线框，动态显示分析过程中和各项实时数据和碳硫释放曲线；

-分析过程动态数据积分，每秒24次采样，提高了分析的灵敏度和准确度；

-打印模式多样化，提供了化验室和检测站两种打印模式，并可自行设计打印格式；

-软件功能齐全，提供曲线/数据存储、空白扣除、参数设定、通道选择、数理统计、结果校正、曲线比较等多项功能；

-多四路采样，可在碳、低碳、硫、高硫四个检测池中任意切换；

-可由软件实现压力调节及流量控制。

4.外部配置

4.1微机

-品牌商用微机

-配置：PⅣ2.4G/1G/160G/19”液晶

4.2打印机

-HP打印机

-自动/手动两种打印模式

4.3 电子天平

美国丹佛：万分之一电子天平

-度0.0001g

4.4 坩埚

-陶瓷坩埚（国产）

三、CS-9900型高频红外碳硫分析仪区别于其它同类产品的特点

1、外形美观、大方

上面的这张图片就是CS-9900型高频红外碳硫分析仪的实物图，是CS-8800型的升级产品。图片右边部分是落地式高频感应燃烧炉，长68.5Cm/宽51Cm/高126Cm。左边是红外检测部分，长135Cm/宽66Cm/高77Cm。这几组数据都是依照审美学及人体仿生学的理念反复试验改造而终确定的，使用者可以舒适地连续使用操作仪器而不会有疲劳感。

此外，仪器外形如同一个现代化的办公桌椅，摆在化验室，不仅能显现出它的次和高品位，更是为用户省却砖砌操作台的繁琐和笨拙，移动方便，位置可以根据化验室的需要实时灵活调整。

2、外部配置

图片左边检测部分操作台面上的电脑、打印机都是目前主流配置。打印机是惠普激光打印机，支持多种打印模式。电脑是清华同方的商用机型，19寸纯屏。标配美国原装进口的丹佛万分之一天平，称样量0—120g。而许多其它国内厂家为了节省成本，标配天平还在使用千分之一或者国产的天平，这就给称样这一环节中隐埋了较大的称样误差，影响分析结果。而我们使用的这款美国进口万分之一天平，称样高、称样速度快是它的特点，可以自动联机输入。在一些国外仪器中现在基本上都是配置这种天平。此外，还有这图片上您看不到的，小到一份说明书，一张合格证，一只出厂标牌，我们都是请人士设计精心打造而得。

3、内部结构合理

3.1高频感应燃烧炉内部采用框架结构，分上中下三层排布。

（1）高频炉能否快速、完全地将各种不同类型、不同结构及不同含量样品中的碳、硫转化成CO2、SO2气体并完全、彻底地运载出来送到检测系统，是其性能的终衡量标准。高频炉主振系统我们采用的是大功率的7.5KVA的风冷式陶瓷电子管，并且使其工作在降额使用状态（2.7KVA），这样大大提高了加热功率的稳定性和元件的使用寿命。    

（2）主振电容采用其额定电流达100A的真空电容。具有体积小、极低的介质损耗和优良的稳定性。从而有效地提高仪器的可靠性及功率输出的稳定性。  

（3）所有金属连接件采用铜表面镀银加抗氧化技术，使得大功率下的器件连接彻底摆脱偶尔出现的接触不良及接触打火的技术难题。

（4）设有加强冷却风扇的冷却风道，冷却轴流风机为原装进口器件，并在器件采购入库之日起即进行24小时不间断老化试验，有效保证了大功率元件的热稳定性。    

（5）设计了计算机控制的数字化程序升温模块及分析软件。用户可以自由、灵活地设置适合不同样品的功率和升、降温速度，从而大大提高了分析各种不同类型、不同结构及不同含量样品中的碳、硫转化率的可靠性。如果选配双碳、双硫池，可以真正做到全量程的碳硫质量分数的检测。

（6）控制系统采用气动元件公司台湾亚客德的原装电磁阀，保证气路的工作稳定性和可靠性。并且在软件编译中设计了一套可以自动检漏、分段检漏的适用功能，实时方便地检查气路的密封情况，保障分析结果的可靠性。

(7)安全控制方面我们设有自动过时/过流报警系统，保障高频炉始终运行在正常可靠的工作状态。

(8)炉头采用目前国内先进的自动清扫装置，操作员只要轻轻按下一个“清扫”按钮，便可完成对仪器的粉尘积垢处理，方便快捷。我们同时设立多道过滤粉尘的硬件装置，使用0.4微米超微孔金属过滤器，采用进口毛毡技术，将粉尘彻底完全地隔离到气路系统之外。并且无需购置超声波清洗机便可对其进行日常的清洗保养工作从而达到反复使用的目的。我们设有氧气及分析气的过滤净化装置，解决了潮湿尤其是一些特殊样品中“结晶水”对硫元素测定的干扰难题。

基于以上技术和特点的高频感应加热部分，使得一些特殊材料的初步分离变得容易和简便，使得固态到气态的这一转换过程速度更快、转换率更高，这样对一些特殊材料就可以做定量分析。除了应用于一些常规的钢铁样品分析之外，还能测定水泥、矿石、玻璃、沙子、树叶等其他材料中碳硫两元素的质量分数。

3.2精心设计的红外检测装置分为上下两层。

(1)电子线路和硬件实行分层隔离，检测池单独密封在一个采用恒温、稳流装置的镀锌箱体内，彻底杜绝外界温度及噪音对检测部分的干扰。并且采用推拉式结构加抗震技术，便于维护。

(2)采用钽酸锂材料原装进口的熱释电红外探测器。该钽酸锂晶体材料的居里温度在600℃以上，因此，在很宽的室温范围内材料的熱释电系数随温度的变化很小，输出信号的温度变化率只有1-2‰，有效保证了信号的和稳定性。

(3)光源是美国力克公司原装进口的铂金红外光源，可加热到800℃，发热持续，光谱特性高。碳硫检测管道我们采用24K足金镀金管，反光镜采用稀有金属加镀金技术，使得信号的采集和处理有了硬件的强力保障。

(4)采用基于空间对地遥感技术的高效窄带红外滤光片，其矩形系数好、截止深度高及特征波长透射率高，带宽＜80/㎝，中心波长定位准确。从而可以更好地屏蔽其他元素谱线的干扰及彻底排除高碳对低硫分析背景吸收的干扰。

(5)调制系统采用单片机控制的高航空专用调制电机，其调制频率的稳定性确保信号在极小的范围内波动，热稳定性好，连续使用寿命可达10万小时以上。    

(6)采用伯尔布朗公司的24位∑△高速A/D转换芯片。

说到分析，就不得不说模数转换这个概念。对应我们今天所介绍的碳硫检测电路来讲，简单了说，就是将红外探测器检测到的碳硫池的一个光强模拟信号转换成计算机能识别使用的数字信号。而这一转换的实现都离不开一块叫模数转换器的IC产品。我们做过市场调研，目前国内大多数碳硫厂家还在使用传统的IC产品，例如ADC0809、使用较多的ICL7135等等。这与我们国内红外碳硫的早出现原因有直接关系。众所周知，红外碳硫产品的技术早是从国外引进的，大多数国内厂家在做简单外围硬件改动升级以后没有技术能力做软件尤其是部分的升级和改造，这就造成早期的国外产品技术陈旧遗留的问题，使得同样称作高频红外碳硫设备的产品性能不一而足。而我们这款产品引入了伯尔布朗公司新推出的业界小型四通道、高速、24位模／数转换器——ADS1224。对比这三种模数转换器，不仅外径尺寸悬殊较大，更重要的是性能，上面两款传统芯片分辨率一个是4位半，一个是8位，与下面我们的24位的差距不在一个数量级上。

而整套碳硫设备的分析和速度主要又取决于模数转换、采样这一块，没有版本的硬件和软件的支持，谈分析，多少还是有一点纸上谈兵的味道。

(7)我们在做市场调研时发现，国内许多同类产品在程序控制系统中还在使用传统的电源供电模式，变压器、整流桥、电容等等一系列分立元器件手工组装焊接，构成繁复的控制电路板供电体系。由于原件繁杂庞多，电路板数量较大，不可避免使得故障率偏高。而我们这台设备使用的是产品模块化集成电源，性能优越，稳定性高。数百个分立元件化简到由一个原件控制，两者的差距可想而知。另外，对一些工作频率较高的部件，我们使用的都是原装进口产品。像以上提到的轴流风机、固态继电器、电磁阀等等，我们在采购的时候都是慎之又慎，优中选优。

另外，我们的电路板均采用大面积复铜接地布局，增强了抗干扰能力。其元器件采用表面贴片安装工艺、全自动焊接加工技术，从而大大提高了测定的可靠性和有效地减少了仪器的故障率。

4、国内光纤隔离传输

我们在设计制造的时候特别将高频感应燃烧炉和红外检测系统分开设计成两个相互独立的箱体，这样虽然多出一个机箱增加硬件成本，但却能从硬件结构上解决一部分高频干扰的问题。而高频和检测部分二者之间的连接我们经过多次技术试验与研究，引进国外先进的光纤传感技术，终于摈弃传统的电缆连接方式，完全由光电转换的光纤发射接收装置来传输数字信号，彻底解决了高频电磁辐射对信号采集及控制电路的干扰。

高频燃烧时启动高频电路的几十秒间，高频振荡的电磁波通过传导、辐射会对外围的电子线路产生强烈的干扰，这种干扰使得电子线路产生逻辑错误，尤其是对放大信号这一块影响尤为严重。一些高频碳硫在做超低含量的时候会有不规则出现的空白值影响甚至淹没正常数据，而通常这种设备使用的都是老式的传输方式，是靠电线传输信号的，不能做到有效隔离电磁波，给检测部分造成一个干扰的信号源。而我们在抗干扰方面，除了沿用传统的屏蔽隔离手段之外，将高频和检测部分用光纤连接传输控制信号。这种传输方式通过光的隔离使得高频和检测部分两者之间没有电的任何耦合，可以说，真正做到了彻底杜绝干扰。这一技术我们应用到同类产品中的台式红外和电弧及管式红外中，都取得满意的抗干扰性能。

光纤隔离传输，这一创造性的技术革新为我公司在国内，在市场使用调查中更是凸显出这一技术的优越性和稳定性。

5、具有的线性化定标技术

红外碳硫分析仪是通过检测CO2、SO2气体对特定红外辐射的吸收量来测定样品中的碳、硫含量的。可是这种吸收是遵从朗伯-比耳定律即指数规律（非线性）的，加之滤光片具有一定的带宽，气体的吸收系数也不是常数，这样，要获得积分面积线性化定标是十分困难的。因此，线性化定标成为仪器数据处理中的关键技术。我们经过多年的研究、探索，在定标模式、算法及定标软件的设计上均有重大突破并优于国外的仪器，可在全量程范围内获得很好的线性度，从而避免了有些国内同行采用多气室分段定标存在的很大弊端及使用不便。

6、强大的软件功能

WindowsXP全中文操作系统及采用Deliph软件编译，接口采用USB2.0数据交换技术，较大幅度地提高了通讯速度，构成一个上下位机通讯的系统工作模式，真正实现了多窗口、多任务操作。

提供通道管理功能，碳硫通道可自行增加，无数量限制。提供样品管理功能，可对样品名称、标识进行编辑，并可由软件实现工作曲线的生成同时可进行曲线拟合。先进的开关诊断功能，可由软件实现检测炉头和气室的密封性。数据可远距离传输，实现炉前报数等。

7、操作简单

有了上面这一系列的硬件技术及软件功能的强大保障护航引领，使得化验员在操作使用这款设备的时候，有一种操作它比操作自己的双手还要简单的感觉。这说得有点夸张了。不过，按一下开关打开电源，点击一下鼠标确认分析，数据结果自动打印，稍等30秒，一个样品的分析工作就结束了。我们这款设备真正称得上高新技术产品中的实用傻瓜型，甚至小学文化都没有，经过我们安装工程师的简单培训，依旧可以完全操控它，并且能得到准确的数据结果。不需要使用单位另外聘请的化验人员，节省人力成本和资源。

8、维护方便

整机采用集约化设计，模块化分层管理，省却许多繁琐的维护和保养。尤其值得一提的是我们的炉头自动清扫装置，采用技术的排灰系统，可实现自动清扫，减少操作员的劳动强度。0.4微米超微孔金属过滤器无须超声波清洗即可长期使用，非常方便。

9、安全、环保

使用者在追求仪器具有较高性价比的整体性能时往往会忽略一个不易想到的环节，那就是安全和环保。红外碳硫分析仪的一个重要的部分是高频炉，而高频炉的工作频率是高频18～20MHZ、高压3000～4000V。仪器需要摆放在室内，需要化验人员近距离地操作或维护，周围又可能有作其他工作人员。因此，如何确保这些人员的安全是一个不容忽视的大问题。天牧仪器公司在一开始仪器的研发、设计和制造过程中就注重并很好地、不惜成本地解决了此问题。如，将产生高压的器件（高压变压器、整流硅堆及灯丝变压器等）都单独封闭在一个金属箱体内，将产生高频的高频振荡系统单独封闭在另一个箱体内，即使在排风扇的通风口和炉头的进风口处都要用金属网和铜锣丝拧紧，以使整个高频振荡系统封闭在一个完全闭合的金属箱内，彻底消除高频对操作人员的影响。并且接地线采用对地电阻小于5欧姆的铜芯线，确保操作人员的安全。