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色谱仪常用电气部件 位置传感器 色谱仪器内存在多个运动部件。例如HPLC紫外检测器中的光栅、GC和HPLC的自动进样器、GC柱箱后开门等。部件的运动,实现多种不同的功能。 仪器系统需要监控运动部件的速度、角速度、位置。系统工作中需要监视机械部件运动的位置是否正确,实现这一目的的部件就是位置传感器。 常见的位置传感器,大致分为有机电式和光电式,偶见磁电式传感器。 机电式位置传感器。 1 机械开关 有些型号的GC柱箱门上,能看到一个金属按钮,当柱箱门打开,仪器会报警,柱箱风扇停转,这个按钮就是一个简单的机械开关,是最简单传感器。 2 微动开关 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/07/201307222208_453043_1604036_3.jpg 我们经常会接触到微动开关,鼠标的按键就是微动开关。按下鼠标按键,就能听到清脆的咔嗒声,这就是微动开关动作的声音。微动开关的原理比较简单,也是属于机械触点方式的位置传感器。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/07/201307222208_453044_1604036_3.jpg 一般常见于LC和GC的各种位置检测,只给出“部件就位”和“部件未就位”两个信号。 微动开关结构比较简单,故障率比较低。 2 光电传感器 槽型光电传感器的外观http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/07/201307222208_453045_1604036_3.jpg 工作原理图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/07/201307222208_453046_1604036_3.jpg 光电式的传感器。光电式传感器是非接触式传感器。结构如图所示,传感器内部有一个光源(发光二极管)和受光器(光敏三极管)。正常工作的时候,光源部分施加电流,光源发出光线,照射到受光器表面,受光器会输出稳定的信号。 一般运动部件会安装有挡片,运动部件运行到合适位置,则挡片位置达到光源和受光器之间,光线被阻断,受光器就会给出对应的信号。 像微动开关一样,传感器只给出“位置就绪”和“位置未就绪”两个信号。但是由于部件不存在接触和磨损,寿命较长。也不存在机械开关存在的电磁干扰和电火花问题,比较安全,也不容易干扰其他电气部件工作。 除了常见的槽型光电传感器、对射式光电传感器,还有反射式、扩散发射式的。 光电传感器配合编码器(码盘)使用,可以实现精细的位置检测。一般回用于需要精确控制的场合,比如自动进样器。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/07/201307222208_453047_1604036_3.jpg 如图,圆盘的精细动作可以被光电传感器检测到。 传感器除了可以给出“部件是否到位”的信号,还可以给出“现在部件具体位置”的信号。 另外有磁电式的位置传感器,相对使用较少,也是非接触式传感器,寿命较高,但比较光电传感器,不容易实现精细控制。 小结: 介绍了常见的两种位置传感器原理和简单应用。
[align=center][font=宋体][font=宋体]分析仪器常用传感器[/font] [font=宋体]编码式位置和位移传感器[/font][/font][/align][align=center][font=宋体]概述[/font][/align][font=宋体]编码式位移传感器基于脉冲编码原理,用以测量运动部件的直线位置和速度变化、转轴旋转角度和速度变化等,其输出信号为电脉冲。[/font][align=center][font=宋体]简述[/font][/align][font=宋体][font=宋体]现代的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]或者[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱仪[/color][/url]是一套复杂的精密机[/font][font=Calibri]-[/font][font=宋体]电[/font][font=Calibri]-[/font][font=宋体]光学[/font][font=Calibri]-[/font][font=宋体]化学系统,为保证其高性能的运行,需要精细控制机械部件的运动位置、运动距离、角度和速度。例如[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]或者[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱仪[/color][/url]需要精确控制进样针运行位置和速度、样品瓶的准确识别检测、柱温箱后开门控制、色谱进样阀和切换阀控制等,均需要使用位置和位移传感器。[/font][/font][font=宋体]期间需要使用到位置和位移传感器,一般需要确定部件运行的起点(原点),各个部件位置,或者部件相对于原点的移动位置以及运动速度。[/font][font=宋体]通常情况下,机械部件需要安装反射式或者透射式的码盘,与机械部件运动同步或者通过齿轮、齿条、皮带或者丝杆连接,随着机械部件的运动位置(位移)传感器会连续输出脉冲信号。色谱系统根据接收到脉冲的时间点、时间间隔和脉冲个数,可以确定机械部件的运行是否正确和实时。[/font][font=宋体]高精度的脉冲编码器每个旋转周期可以输出数百至数万个脉冲信号,以满足高精度位置(或位移)检测的需要。按码盘的读取方式,脉冲编码器可以分为光电式、电磁式和接触式,其中光电式脉冲编码器的可靠性和精密度较高。根据编码类型,脉冲编码器可以分为绝对式编码器和增量式编码器。[/font][font=宋体][font=宋体]脉冲编码器使用的码盘的常见形式如图[/font][font=Calibri]1[/font][font=宋体]所示,图[/font][font=Calibri]1-a[/font][font=宋体]、[/font][font=Calibri]b[/font][font=宋体]为反射方式码盘,分别为二进制码盘和格雷码盘,码盘表面有黑色和白色不同区域组成,需要反射式光电开关配合工作,可用于绝对式编码器;图[/font][font=Calibri]1-c[/font][font=宋体]为透射式码盘,码盘上面均匀制作刻槽,需要透射式光电开关配合工作,可以用于绝对或者增量式编码器。[/font][/font][align=center][img=,467,170]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211300833063950_3062_1604036_3.jpg!w690x249.jpg[/img][font=宋体] [/font][/align][font=宋体][font=宋体]图中所示的二进制码盘或格雷码盘旋转一周,即可以产生[/font][font=Calibri]0000-1111[/font][font=宋体]共计[/font][font=Calibri]16[/font][font=宋体]个二进制数字,可以将圆盘分成[/font][font=Calibri]16[/font][font=宋体]等份。某些型号[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]或[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱仪[/color][/url]圆盘状自动进样器样品架采用此种码盘,用以确定样品瓶位置。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]图[/font][font=Calibri]1-a[/font][font=宋体]所示的二进制形式码盘,如果传感器发生位置偏差,可能会出现较大的定位差异。例如[/font][font=Calibri]7[/font][font=宋体]号位置([/font][font=Calibri]0111[/font][font=宋体])向[/font][font=Calibri]8[/font][font=宋体]号位置([/font][font=Calibri]1000[/font][font=宋体])运行时,由于传感器位置发生偏差,可能会导致实际运行为[/font][font=Calibri]8[/font][font=宋体]([/font][font=Calibri]1000[/font][font=宋体])号位置至[/font][font=Calibri]15[/font][font=宋体]([/font][font=Calibri]1111[/font][font=宋体])号位置,一般称此类误差为非单值性误差。采用图[/font][font=Calibri]1-b[/font][font=宋体]所示的格雷码盘可以消除此类问题,格雷码盘的特点是相邻两个二进制数值仅有一位数字不同,运行偏差不超过一个单位,可以提高可靠性。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]图[/font][font=Calibri]1-c[/font][font=宋体]为平动码盘,码盘可以选用透明或者不透明材质,对应制作不透明或透明的精密刻线或者刻槽,可以用作多位自动进样器样品瓶位置的位置传感器。[/font][/font][font=宋体]平动码盘还可以用作位移传感器,色谱系统通过识别码盘输出脉冲的数量和时间间隔,用以确定机械部件的移动距离和移动速度。多位样品盘的定位误差要求较高,采用精密刻线的码盘可以协助完成此项工作。[/font][font=宋体]色谱仪器较多部件的运动方式为直线型,一般需要采用皮带、齿轮齿条或丝杆将电机的旋转运动转换成直线运动,码盘一般与电机同步旋转工作。与普通光电开关相同,需要保持光路的清洁,避免严重灰尘或者油污的干扰。[/font][font=宋体] [/font][align=center][font=宋体]小结[/font][/align][font=宋体]简单说明光电编码器的原理。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体] [/font][font=宋体] [/font][font=宋体] [/font][font=宋体] [/font][font=宋体] [/font][font=Calibri] [/font]
[b] 电涡流传感器的分类,[/b]按照电涡流在导体内的贯穿情况,此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类,但从基本工作原理上来说仍是相似的。[align=center][img=电涡流传感器的分类]http://www.cxinstrument.com/uploads/191015/1-1910151613553P.jpg[/img][/align]http://www.cxinstrument.com/ 高频反射式电涡流传感器 电涡流传感器分类 高频(》1兆赫兹)激励电流,产生的高频磁场作用于金属板的表面,由于集肤效应,在金属板表面将形成涡电流。与此同时,该涡流产生的交变磁场又反作用于线圈,引起线圈自感L或阻抗ZL的变化,其变化与距离、金属板的电阻率ρ、磁导率μ、激励电流i,及角频率ω等有关,若只改变距离δ而保持其他系数不变,则可将位移的变化转换为线圈自感的变化,通过测量电路转换为电压输出。高频反射式涡流传感器多用于位移测量。 低频透射式电涡流传感器 电涡流传感器分类 低频透射式涡流传感器多用于测定材料厚度。发射线圈W1和接收线圈W2分别放在被测材料G的上下,低频电压e1加到线圈W1的两端后,在周围空间产生一交变磁场,并在被测材料G中产生涡流i,此涡流损耗了部分能量,使贯穿W2的磁力线减少,从而使W2产生的感应电势e2减小。e2的大小与G的厚度及材料性质有关,实验证明,e2随材料厚度h增加按负指数规律减小。因而按e2的变化便可测得材料的厚度。 电涡流式传感器的测量电路 利用电涡流式变换元件进行测量时,为了得到较强的电涡流效应,通常激磁线圈工作在较高频率下,所以信号转换电路主要有调幅电路和调频电路两种。 调幅式(AM)电路 当电涡流线圈与被测体的距离x改变时,电涡流线圈的电感量L也随之改变,引起LC振荡器的输出频率变化,此频率可直接用计算机测量。