手持式消散电压测试仪

C650B手持式残氧测试仪，采用全新手持式设计，配置全球知名品牌的高精度传感器及取气泵，可以准确、便捷的测定密封包装袋、瓶、罐等中空包装容器中O2含量；同时通过选配CO2传感器，实现CO2含量测定。适合在生产线、仓库、实验室等场合快速、准确的对气体中O2、CO2含量做出评价，从而指导生产。C650B手持式残氧测试仪产品特点：1、手持式设计全自动测试：手持式设计，单手操作，轻便易携，适用于生产现场测试具备自动关机功能，降低能耗一键式自动校准功能，方便快捷采用世界知名品牌进口元器件，性能稳定可靠快插式采样针防护套，保障测试安全2、气体分析 + 真空度测定快速精准：内置气体传感器，可精确分析软、硬质包装内部气体含量内置压力传感器，可精确测定试样内部真空度CO2传感器采用固态非分散红外(NDIR) 吸收技术，获专利的固态 LED、探测器、镀金光学元件传感器采用全球知名品牌进口件，具有超高测试精度、超低故障率和超长使用寿命3、全新• 专利• 智能全触控操作系统：工业级触屏、一键式操作、直观的操作界面，可远程升级与维护中英双语操作界面，满足不同语言要求具有数据自动存储、掉电自动记忆功能，防止数据丢失内置数据存储可达1200条，满足大数据量存储的需求配备无线微型打印机，方便用户随时打印测试结果（可选）配备USB接口和专业控制软件，方便电脑连接和数据导入导出（可选）测试原理：试样内气体通过取气泵抽取到传感器中，传感器实时输出试样内气体中O2、CO2（选配）浓度的电压信号，仪器通过获取传感器输出的电压信号计算气体中O2、CO2（选配）的比例，到达试验结束条件后，试验停止，仪器记录试样内被测气体中O2、CO2（选配）的含量。C650B手持式残氧测试仪测试应用：基础应用：包装袋——适用于咖啡、奶酪、奶茶、奶粉、面包、豆粉、气调包装、即食食品、药品等各种非负压包装袋内气体中的O2、CO2（选配）含量的测试包装容器——适用于罐装咖啡、罐装奶粉、罐装食品、奶酪、罐头、利乐包装、饮料等包装容器内气体中的O2、CO2（选配）含量的测试扩展应用：安瓿瓶——适用于安瓿瓶顶部气体中O2、CO2（选配）含量的测试C650B手持式残氧测试仪技术参数：O2（标配）测试原理：电化学O2传感器寿命：约两年（空气中）O2传感器规格：0～100%O2分辨率：0.1 %O2测量精度：±0.3%O2取样量：6～8ml（标准模式）CO2（选配）测试原理：红外吸收传感器寿命：15年传感器规格：0～100%分辨率：0.01 %测量精度：±（0.03%＋示值5%）取样量：15ml（标准模式）外形尺寸：220mm(L) ×110mm(W) ×70mm(H)电源：220VAC±10% 50Hz / 120VAC±10% 60Hz净重：0.6kg产品配置：标准配置：主机、采样针、过滤器、密封垫选购：专业软件、微型打印机、B2227顶空气体分析仪测试架、CO2传感器、B2226顶空气体水下取样模块创新点：1、全新手持式设计全自动测试；2、气体分析 + 真空度测定快速精准；3、全新• 专利• 智能全触控操作系统；C650B手持式残氧测试仪

手持式能量色散X射线荧光光谱仪及其应用研究(李福生，电子科技大学教授、博士生导师）摘要光谱分析及信息科学被广泛应用于工业检测、污染防治等领域。X射线荧光光谱（X-Ray Fluorescence spectrometry, XRF）由于具有快速、无损、精确等优点，在环境污染监测、中草药鉴别、金属回收等方面具有十足的研究潜力和广阔的应用前景。人工智能及高端装备研究团队立足于自主研发的手持式X射线荧光光谱元素分析仪（TS-XH4000），利用X射线荧光光谱分析技术结合先进的人工智能算法开展土壤污染监测、土壤质量综合评价、铁粉元素测量等研究工作。团队研发的新一代手持式X射线荧光光谱仪采用具有可实现盲测，检出限低，可测微量元素等优势。1.引言能量色散X射线荧光光谱分析技术由于其快速、无损和精确的检测优点，目前已经被广泛应用于煤质分析、安检过程、资源勘采、货物通关、环境检测和中草药检测等领域[1][2][3]。能量色散X射线荧光光谱采用脉冲高度分析器将不同能量的脉冲分开并测量。能量色散X射线荧光光谱仪可分为具有高分辨率的光谱仪，分辨率较低的便携式光谱仪，和介于两者之间的台式光谱仪[4]。目前国内外同类手持式X射线荧光光谱分析仪主要包括美国品牌Niton生产的分析仪[5]，日本生产的Olymbus光谱仪[6]和日立光谱仪[7]等。这些光谱仪普遍存在精准度一般、采购成本较高、难以单独定制等问题。而本团队设计的X射线荧光光谱仪历经几代研发，采用智能AI算法，可实现盲测，检出限低，可测微量元素；采用全球首创9mm*5mm腰形窗口，保护探头、便于测细小物品及不规则物品；安全性高，所有仪器均配有已申请专利的探头保护盖，自检安全保护；且工作状态有灯带提示，配有物料感应功能，利于物体识别，很好保护操作者的安全。本团队光谱仪的所有核心技术都归自己所有，不受国外任何技术限制。本团队所设计和研发的型号为TS-XH4000-SOIL的手持式能量色散XRF光谱仪（基于 AMPTEK INC.的 SDD 探测器）利用智能能量色散荧光分析法可以同时得到检测样品的X荧光光谱图及样品中所含元素种类和含量，测量元素范围为Na(11)-U(92)。此外，团队结合新型人工智能算法，例如BP神经网络[8]、支持向量回归[9]、贝叶斯优化算法等[10]，设计了计算机校正软件，实现了基于X射线荧光光谱的中草药真伪鉴别，基于X射线荧光光谱的土壤重金属元素含量和铁粉含量的精确定量分析。2. 仪器组成本团队自主研发的手持式X射线荧光光谱仪集成先进智能算法、人体学设计外观结构、各型接口等，可在合金回收、土壤污染检测、中草药鉴别等众多领域应用。该光谱仪主要由激发源（X射线光管）、探测器、滤光片、多道脉冲幅度分析器等部分组成，结构示意图如图1所示。X射线管配有电源（最大电压50kV，最大电流200mA）。在仪器测量之前，需要先根据死时间、光谱信号噪声、光谱分辨率等指标将仪器的相关参数调整至最佳，然后通过检测纯元素的X射线光谱，完成能量刻度的定标，实现从通道数到能量刻度数的转换。接着，将定量模型算法需要的变量、算法参数、补偿系数、预处理流程等设定到主控内存中，完成采集完信号后并解析信号，最终反演物质的元素含量等信息，并通过WIFI或蓝牙将仪器所测量的精度显示到PC端。图1 手持式X射线荧光光谱仪的结构示意图本团队还设计了谱图预处理及模拟谱图生成的软件，其软件界面如图2所示。其主要功能包括：能量刻度转换、初级光源预处理、初级光源生成、Sigma计算、 XRF光谱模拟等功能。该程序可以生成多元素样本的 XRF光谱图及光谱大数据，为人工智能对样品的定性和定量分析提供数据支持，旨在实现元素的无标样的定性定量分析。图2 X射线荧光光谱分析仪控制程序主界面3. 土壤元素实验分析土壤质量综合评价与土壤中各种元素的含量有着密切的联系。因此本实验研究了XRF技术结合SVR算法定量分析土壤中铜（Cu）元素含量的可行性。如图3所示，本实验使用的设备是由课题组研究生产制造的手持式ED-XRF光谱仪，型号为TS-XH4000-SOIL，该设备的X射线管在45KV和25uA下正常工作。实验中采用了55个国标样品作为土壤标准样品，样本中每个待测元素都具有足够宽的含量范围和适当的含量梯度。图3 土壤样本与XRF光谱仪在验证中，将实验样品分为训练集和测试集两个集合，分别用于外部验证和内部验证。然后，基于灵敏度分析得出Cu元素主要受到Fe、Co、Ni、Cu等组分信息的影响，选择最优输入特征为该4种元素。使用最优输入特征和全部特征作为输入，基于贝叶斯优化算法找到最优模型参数，分别建立了预测土壤样品Cu元素含量的SVR定量预测模型。同时以全部特征作为输入建立了单参数PLS模型，通过5倍交叉验证(CV)选择单参数PLS模型的最优主成分个数为9。基于校准集数据分别建立了三种模型，利用这些模型对13个测试集和42个训练集数据中的Cu元素含量进行预测，结果如图4所示。图4 Cu元素的预测结果 (a):经过特征降维的SVR模型 (b):全部特征作为输入的SVR模型 (c):PLS模型可以看到，对训练集数据进行直接预测时，采用全部特征作为输入的SVR模型取得了最好的效果，其预测结果和原数据几乎一致(R2C= 0.9988, RMSEC = 6.9356)，然而，对于测试集数据采用全部特征作为输入的SVR模型获得了非常差的结果(R2P= 0.9146, RMSEP = 73.8296)。基于4个高灵敏度特征的SVR在预测测试集时获得了非常好的效果(R2P= 0.9918, RMSEP = 22.8803)，预测数据的一致性较好。在XRF技术结合SVR定量分析中，变量选择对于测试集的预测精度有关键作用。4. 中草药元素实验分析本实验采用30份金银花样品主要选择产地为山西、河南、湖南与广西省，其中每个产地各选择5份，共20份，并将样本命名为JYH-01~JYH-30。7份外观相似的山银花样品，产地为湖南省，样本命名为SYH01~SYH-07。3份粉末相似的商陆、多穗金粟兰、宽叶金粟兰样本，命名为DB-01~DB-03。三类真伪中药材的XRF数据集各有其特有的性质，本文使用t-SNE算法可以提取出三组XRF数据集的前350 维特征，将这些特征降维映射至二维图片中进行可视化分析，如图5所示。可以明显的看出这三组真伪中药材的 XRF数据集在图片二维空间中位于三簇不同的位置。从而三组样本在含有以上5种元素重要相关信息的350维数据在映射至二维中有了明显的区分，比原始XRF光谱图更容易理解与分析。图5 基于金银花、外观相似伪样本、粉末相似伪样本三组XRF样本集的t-SNE特征降维可视化图为更直观地了解这土壤和中草药XRF数据集的固有特性，利用t-SNE算法将350维的XRF特征映射到二维空间并在同一幅图中进行可视化分析。如图6所示，两个数据集在二维空间聚集成了两个分布位置不同的簇。首先，两组样本在含有重要相关信息的350维数据在二维图中有了明显的区分，比原始XRF反射光谱图更易于分辨。图6 两组XRF样本集的t-SNE特征降维可视化图5. 铁粉元素测量及实验分析针对手持式X射线荧光分析技术在铁粉行业的应用，本团队开展X射线荧光背景散射内标法用于铁粉元素测量的应用研究。首先，通过低电压高电流、高电压低电流、不同采集板的增益，选择合适的设备参数获取较优的特征X射线信号。接着，分别采用SiPIN、SDD类型探测器的手持式X射线荧光分析仪建模，Si-Kα峰、Fe-Kβ峰加背景散射线内标对铁粉中的元素含量进行建模。最后，根据含量已知的铁粉样品对所建立模型的确定度系数R2和均方根误差RMSE进行评估，选出不同场景情况下合适的应用模型。表1 SiPIN探测器时铁粉中Fe元素预测结果表2 SiPIN探测器时铁粉中Si元素预测结果表3 SDD探测器时Fe元素预测结果表4 SDD探测器时Si元素预测结果如表1和表2所示，为采用SiPIN探测器的建模结果。Si-Kα峰加背景散射线内标的结果，R2为0.9070， RMSE为0.0007； Fe-Kβ峰加背景散射线内标法的结果，R2为0.88，RMSE为0.0037。如表3和表4所示，为采用SDD探测器的建模结果。Si-Kα峰加背景散射线内标的结果，R2为0.9869，RMSE为0.0002； Fe-Kβ峰加背景散射线内标的结果，SDD探测器Fe建模结果，R2为0.9099，RMSE为0.0033。采用SDD探测器定量结果验证结果更好，这与SDD探测器性能良好有关。6. 总结本团队基于自主设计和研发的手持式ED-XRF光谱仪，结合人工智能算法对土壤重金属元素含量、中草药成分和铁粉元素含量进行准确定性、定量分析。所设计的TS-XH4000-SOIL光谱仪具有高精度和高可靠性，提出的先进人工智能算法框架可以有效校正土壤和铁粉XRF光谱和待测元素含量的复杂映射关系。因此，本团队研发的光谱仪和相应的人工智能算法软件在环境监测和保护、冶金行业及其他分析化学领域都有着广泛重要的应用。参考文献[1] 甘婷婷, 赵南京, 殷高方, et al. 水体中铬,镉和铅的X射线荧光光谱同时快速分析方法研究简[J]. 光谱学与光谱分析, 2017, 37(6):7.[2] 王袆亚, 詹秀春, 袁继海,等. 偏振能量色散X射线荧光光谱测定地质样品中铷锶钇锆元素不确定度的评估[C]// 第八届全国X射线荧光光谱学术报告会. 0.[3] 张辉, 刘召贵, 殷月霞,等. 能量色散X射线荧光光谱法测定中草药中的Cd元素[J]. 分析测试技术与仪器, 2019, 25(3):5.[4] 张颖, 汪虹敏, 张辉,等. 小型台式EDXRF现场快速测定深海沉积物中稀土元素[J]. 海洋科学进展, 2019, 37(1):11.[5] Ene A, Bosneaga A, Georgescu L. Determination of heavy metals in soils using XRF technique[J]. Rom. Journ. Phys, 2010, 55(7-8): 815-820.[6] Adame A. Development of an automatic system for in situ analysis of soil using a handheld Energy Dispersive X-Ray Fluorescence (EDXRF)[J]. 2020.[7] Antunes V, Candeias A, Carvalho M L, et al. GREGÓRIO LOPES painting workshop: characterization by X-ray based techniques. Analysis by EDXRF, μ-XRD and SEM-EDS[J]. Journal of Instrumentation, 2014, 9(05): C05006.[8] Li F, Yang W, Ma Q, et al. X-ray fluorescence spectroscopic analysis of trace elements in soil with an Adaboost back propagation neural network and multivariate-partial least squares regression[J]. Measurement Science and Technology, 2021, 32(10): 105501.[9] Yang W, Li F, Zhao Y, et al. Quantitative analysis of heavy metals in soil by X-ray fluorescence with PCA–ANOVA and support vector regression[J]. Analytical Methods, 2022, 14(40): 3944-3952.[10] Lu X, Li F, Yang W, et al. Quantitative analysis of heavy metals in soil by X-ray fluorescence with improved variable selection strategy and bayesian optimized support vector regression[J]. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 2023, 238: 104842.作者简介李福生，电子科技大学教授，博士生导师。在核粒子能谱分析、蒙特卡洛模拟、人工智能与云计算技术、模式识别及智能系统、控制科学及多智能体、智能制造及智慧工厂等方面的研究与应用成果斐然，具有丰富的理论研究基础和工程应用经验。曾就职于美国GE-贝克休斯公司、荷兰皇家壳牌集团等国际 500强企业的科研院，并兼任美国北卡罗莱纳州立大学客座教授。近年来在国际权威杂志发表高水平论文30多篇，拥有2项国际发明专利和50多个国内专利，出版学术专著1册，参与多个国际重大研发项目。在仪器研制方面，成功研发了多代高精度手持式X射线光谱成分分析仪，且已经过上海市计量测算技术研究中心的专业鉴定，具有高灵敏度、高准确度、快速无损等特性，可广泛应用于石油、天然气煤层气勘探与开采，铀矿探测以及金属、食物、植物、土壤的检测等，对实现我国在地质考古、公共安全、环境保护、食品安全等领域的探测设备核心部件的升级及市场国产化产生了重大影响。e-mail：lifusheng@uestc.edu.cn

SciAps手持式光谱仪 X-550手持式XRF合金光谱仪是美国SciAps研发的一种能量色散型X射线荧光光谱分析仪，简称 XRF分析仪或XRF光谱仪，XRF 是英文X-RAY Fluorescence（X射线荧光）的缩写。SciAps手持式光谱仪 X-550合金分析仪小巧便携，可以单手操作；有些客户称其为手持式XRF光谱仪，手提式光谱仪, 便携式XRF分析仪或便携式XRF光谱仪。SciAps X-550 X射线荧光光谱分析仪能现场快速精确的分析出金属中所包含的元素种类，含量，并且不用像其它方法一样损坏样品，被广泛应用于金属制品行业的上，中，下游的各类企业，也被金属行业从业者称为手持合金分析仪，手持式金属成分分析仪，手持式不锈钢牌号分析仪，手提不锈钢材质分析仪。SciAps X-550金属成分分析仪结果以数字的形式呈现给用户，直观易理解，功能能和直读光谱仪类似，但更便携，因此被一些台式火花直读光谱仪的使用者称为手持直读光谱仪。技术优势易于使用开箱即用， 一键式操作，锂电池供电，满足野外一天的工作需求。舒适符合人体工程学，设计紧凑，尺寸小，重量轻，即使使用一天也不觉得累。耐用仪器防水防尘，坚固耐用，通过铝合金直接高效散热，快速将仪器内部电子元器件的热量通过机身的铝合金散热片导出。无语伦比的检测效率，超长使用寿命运行速度快，单个样品的测试时间为1-2秒，单位时间检测效率是同类产品的几倍；即使是测试老款XRF比较难测的铝合金样品，也可以在2-4秒出结果，分析速度比市场上常见同类老款设备快5倍左右。由于X射线管寿命一定，在检测的样品总量相同的情况下，仪器的使用寿命是老一代XRF产品的几倍。高精度以经济实用的si-pin 型探测器XRF测不锈钢304样品为例，Cr, Ni 等客户关心的贵金属元素的误差在0.15左右， 性能和配SDD 探测器的老款XRF的相当。低拥有成本基本无耗材，终身免费培训，软件升级，本地化服务 无语伦比的数据分享功能安卓系统，适得仪器具有无与伦比的数据共享系统和安全性能，可以像老款XRF一样通过WIFI,蓝牙，将数据共享到电脑，也可以通过实时将数据共享到手机，通过手机实时查看或共享测试结果。技术参数1、环境工作温度：-20℃—50℃；2、环境湿度：0-95%；3、元素分析范围：19号元素K到92号元素U之间的元素，标准分析包包含以下元素： Mg, Al, Si, P, S, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Zr, Nb, Mo, W, Ta, Hf, Re, Au, Pb, Bi, As, Pd, Ag, Cd, Sn, Sb （31种）；可根据客户需求定制分析元素包4、显示器：工业级高分辨率POWERVR SGX540 3D 5英寸高清彩色智能触摸屏。5、数据显示：百分比（%）显示元素含量。6、尺寸与重量: 外形尺寸：185x114x266mm；重量1.3KG7、激发源：大功率微型直板电子X射线管，内置6kV~50kV多段可选择的电压8、射线管靶材：Rh靶9、探测器：高性能，高精度，高灵敏度标准型大面积SDD探测器，窗口有智能防扎装置，实时保护探测器。10、探测器保护装置：测试窗口有智能防扎装置，保护探测器11、冷却系统：采用了Peltier恒温冷却系统，控测器在-20℃下工作，保证仪器的检测精度，和不受外界温度的影响12、滤波器：配置多个滤波器，可根据不同的电压自动切换，不同的元素采用不同的滤波器，产生最好的分析效果13、射线管规格：采用了完全重新设计的高功率射线管，最大激发电压40KV，最大激发电流500uA14、内置标准块：无需外置标准块校准仪器，仪器内置标准块，在仪器上可自行校准15、多光束：多个光束段，不同的元素采用不同的电压与电流，产生好的分析效果16、主机供电系统：2块锂电池17、测试软件：合金专用测试软件18、平衡性：仪器具有很好的平衡性，在测试时能立于工作台上，无需手扶，一键式按钮设计，即使长时间操作也无疲劳感.并可根据客户需求添加元素19、显示器 整机一体化设计，工业级高分辨率PowerVR SGX540 3D 4.5英寸智能触摸屏，白光显示技术，无LCD高原反应，室內低光源与強光环境下也能有优异可視性，能耗低，比传统低一半白光显示增加各种环境的显示性能20、显示器固定方式：一体机设计,整机连体构造，PDA不可拆卸,可防尘,防雾,防水,故障低21、双屏显示：独特双屏显示；方便客户任意角度测试样品时查阅结果22、数据显示：百分比（%）显示元素含量，元素显示顺序可按能量、浓度值、用户自定义等方式排序,可统计多次测试的平均值,可通过Wifi蓝牙等直接连接台式电脑或手机显示 在测试过程中同步动态显示化学成份24、数据存储：1GB DDR2 RAM, 1GB NAND，8G SD卡，可存储205000组数据与光谱23、数据传输：USB、无线WIFI、蓝牙进行数据传输，文件可采用TXT,EXCEL、PDF格式输出24、数据分享功能：可通过蓝牙实时直接将仪器的测试结果共享到手机，现场就可以通过手机微信，QQ或邮箱将结果发给相关人员，方便快捷25、处理器CPU：ARM Cortex -A9 dual-core / 1.2GHz ，浮点运算方式，速度大幅提高26、摄像头：高清摄像头，可实现定点分析27、操作系统：用户化安卓系统，可通过专用App蓝牙连接手机或电脑 实现无线同步操作，无需借助电脑，可在现场查看，放大相关元素的光谱图28、自动诊断与故障报告：可通过INTERNET远程诊断机器故障与升级软件，为客户提供及时服务29、建模方式：独特简单易操作的Profile Builder 建模软件；允许客户根据自已样品的特点二次开发独特的分析模型30、辐射安全警示：仪器工作时仪器自带警示灯闪烁提示，空测自动保护功能31 、随机配件：防水运输箱，锂电池及充电器，备用测试窗，操作说明书，数据线，U盘应用领域SciAps X-550手持式X射线荧光光谱仪可快速精确地辨别纯金属和合金的牌号。这些金属和合金包含但不限于以下所列项目l 铝合金l 镁合金l 工具钢l 贵金属l 锌合金l 镍合金l 钛合金l 钴合金l 不锈钢l 锆合金l 异常合金l 铬钼钢l 镍/钴合金l 锻铝合金l 铜合金SciAps X-550手持X射线荧光合金分析仪被广泛应用于以下领域。（这里请和对应标题的解决方案连接到一起）PMI 材料可靠性鉴别， 锅炉压力容器检测， 焊接质量管控， 化工厂或电厂管道硫化物腐蚀监控， 流动加速腐蚀预防， 磨损金属元素分析， 石油石化天然气行业中汞污染金属监测， 汽车催化剂回收锂电池回收， 汽车镀层检测， 电器开关镀层厚度分析， 紫铜杂质分析， 阀门板材等金属制品金属材料品质内控， 航空发动机材料检测， 锂电池生产过程中金属异物管控， 帮助广大球磨机用户降低成本， 炉渣分析， 供水管道及其部件的合规检测， 桥梁工程用材料合规检测， 医疗器械的合规检测， 不锈钢餐具材料合规检测及重金属检测， 食品，制药，烟草行业材料合规和重金属控制， 专业学术科研与教育创新点：（1）更小更轻，符合人体工程学，外形尺寸：185x114x266mm；重量1.3KG，（2）运行速度快，单个样品的测试时间为1-2秒，单位时间检测效率是同类产品的几倍；即使是测试老款XRF比较难测的铝合金样品，也可以在2-4秒出结果，分析速度比市场上常见同类老款设备快5倍左右（3）由于X射线管寿命一定，在检测的样品总量相同的情况下，仪器的使用寿命是老一代XRF产品的几倍。手持式光谱仪