用于确定物质的成分和性质的传感器和测量设备

控制装置和自动化设备分类的主要特点是它们在信息流方面对自动调节和控制系统的作用。

自动化技术手段的任务一般是：

• 获取主要信息；

• 她的转变；

• 它的传输；

• 处理接收到的信息并将其与程序进行比较；

• 命令（控制）信息的形成；

• 命令（控制）信息的传输；

• 使用命令信息来控制进程。

物质特性和成分传感器 在自动控制系统中起着主导作用，它们起着获取原始信息的作用，在很大程度上决定了整个自动控制系统的好坏。

让我们建立一些基本概念。什么是介质的测量、性质、成分？环境的性质由一个或多个可测量的物理或物理化学量的数值决定。

测量是通过实验揭示表征试验介质性质的某一物理量或物理化学量与参比介质相应量的定量比值的过程。实验被理解为在固定条件下借助物质手段产生的对测试环境产生积极影响的客观过程。

环境的组成，即其组成成分的定性和定量含量， 可以根据其对环境的物理或物理化学特性以及表征它们的量的已知依赖性来确定，并进行测量。

通常，介质的特性和组成是间接确定的。通过测量表征环境特性的各种物理或物理化学量，并了解这些量之间的数学关系，一方面和环境的成分，另一方面，我们可以估计其成分更大或准确度较低。

换句话说，为了选择或构建测量设备，例如，确定多组分介质的完整成分，首先需要确定表征该介质特性的物理或物理化学量，其次，找到形状依赖性

ki = f (C1, C2, … Cm),

其中 ki — 环境中每个成分的浓度，C1、C2、... Cm — 表征环境特性的物理或物理化学量。

因此，用于控制介质成分的装置可以以某种成分的浓度或介质的特性为单位进行校准，如果它们之间在某些限制内存在明确的关系的话。

用于自动控制物质的物理和物理化学特性和成分的 NSDevices 是测量单独的物理或物理化学量的装置，这些物理或物理化学量明确地确定环境的特性或其定性或定量成分。

然而，经验表明，为了对经过充分研究的工艺过程实施自动调节或控制，没有必要随时掌握中间产品和最终产品的成分及其某些成分的浓度的完整信息。在创建、学习和掌握流程时通常需要此类信息。

当制定了最佳技术规则时，过程过程与表征产品性质和组成的可测量物理和物理化学量之间的明确关系已经建立，然后可以进行该过程， 设备规模校准 直接以他测量的那些量为单位，例如以温度、电流、电容等为单位，或以介质的特定属性为单位，例如颜色、浊度、电导率、粘度、介电常数，等等

下面讨论了测量决定环境特性和组成的物理量和物理化学量的主要方法。

现有的历史上建立的产品命名法包括以下主要设备组：

• 气体分析仪，

• 液体浓缩器，

• 密度计，

• 粘度计，

• 湿度计，

• 质谱仪，

• 色谱仪，

• 酸度计，

• 日光计，

• 糖度计等

这些组又根据测量方法或根据分析的物质进行细分。这种分类的极端常规性以及将结构相同的设备分配给不同组的可能性使得研究、选择和比较设备变得困难。

直接测量设备包括那些确定直接测试物质的物理或物理化学性质和成分的设备。相比之下，在组合设备中，测试物质的样本会受到显着改变其化学成分或聚集状态的影响。

在这两种情况下，都可以根据温度、压力和其他一些参数对样品进行初步准备。除了这两类主要设备外，还有一些设备可以进行直接测量和组合测量。

直接测量仪器

在直接测量设备中，介质的物理和物理化学特性是通过测量以下量来确定的：机械、热力学、电化学、电和磁，最后是波。

以机械值 首先，介质的密度和比重是使用基于浮子、重力、流体静力和动态测量方法的仪器来确定的。这还包括确定介质的粘度，使用各种粘度计测量：毛细管、旋转、基于落球法等。

从热力学量 反应的热效应，用热化学装置测量，导热系数，用热传导装置测量，石油产品的着火温度，蒸气压等。已找到应用程序。

广泛开发以测量液体混合物的成分和性质以及一些产生的气体 电化学装置……它们首先包括 电导计和电位器设计用于通过改变来确定盐、酸和碱的浓度的设备 电导率 决定。这些就是所谓的 电导集中器或接触式和非接触式电导仪。

发现分布非常广泛 酸度计 ——通过电极电位测定介质酸度的装置。

确定由于极化引起的电极电势偏移 在电流和去极化气体分析仪中，用于控制氧气和其他气体的含量，这些气体的存在会导致电极去极化。

它是最有前途的之一 极谱法, 它包括同时测定电极上各种离子的释放电位和极限电流密度。

气体中水分浓度的测量是通过以下方式实现的 库仑法, 在哪里定义 水的电解率通过湿敏薄膜从气体中吸附。

基于设备 用于测量电学量和磁学量.

气体电离 同时测量它们的电导率，用于测量低浓度。电离可以是热的或在各种辐射的影响下，特别是放射性同位素。

热电离应用广泛 在色谱仪的火焰离子化检测器中… 广泛使用 α 和 β 射线电离气体 在色谱检测器中 （所谓的“氩”探测器），以及 在 alpha 和 beta 电离气体分析仪中基于不同气体的电离截面的差异。

这些仪器中的测试气体通过 alpha 或 beta 电离室。在这种情况下，测量室中的电离电流，它表征了组分的含量。测定介质的介电常数用于通过各种类型测量水分和其他物质的含量 电容式湿度计和介电计.

介电常数 使用经过气流清洗的吸附膜，表征其中的水蒸气浓度 介电湿度计.

特定的磁灵敏度使得可以通过以下方式测量顺磁性气体（主要是氧气）的浓度 热磁、磁渗流和磁力气体分析仪.

最后，粒子的比电荷连同它们的质量是物质的主要特征，由下式决定 飞行时间质谱仪、高频和磁性质量分析仪.

波量的测量 - 仪器制造中最有前途的方向之一，基于使用被测环境与不同类型辐射的相互作用的影响。所以，从环境中吸收的强度 超声波振动 可以估计介质的粘度和密度。

测量超声波在介质中的传播速度可以了解单个成分的浓度或乳胶和其他聚合物的聚合度。从无线电频率到 X 射线和伽马辐射，几乎整个电磁振荡范围都用于传感器中，以了解物质的特性和成分。

它们包括最灵敏的分析仪器，这些仪器基于电磁和核磁共振测量短波长、厘米和毫米范围内电磁振荡的能量吸收强度。

使用最广泛的是利用环境与光能相互作用的设备。 在光谱的红外线、可见光和紫外线部分… 测量光的积分发射和吸收以及物质发射和吸收光谱的特征线和谱带的强度。

使用基于光声效应的设备，在光谱的红外区域运行，适用于测量多原子气体和蒸汽的浓度。

光在介质中的折射率 用于确定液体和气体介质的成分 折射仪和干涉仪.

光学活性物质溶液对光偏振面旋转强度的测量用于通过以下方法确定它们的浓度 旋光仪.

基于 X 射线和放射性辐射与介质相互作用的各种应用，测量各种介质的密度和成分的方法得到了广泛的发展。

组合设备

在许多情况下，将环境的物理和物理化学特性的直接测定与测量前的各种辅助操作相结合，可以显着扩大测量的可能性，提高简单方法的选择性、灵敏度和准确性。我们称这样的设备为组合。

辅助操作主要包括 从液体中吸收气体, 蒸汽冷凝和液体蒸发允许在气体分析中使用测量液体浓度的方法，例如 电导法、电位法、光比色法等反之亦然，以测量所用液体的浓度 气体分析方法：热导法、质谱法等。

最常见的吸附方法之一是 色谱法，这是一种组合测量方法，其中在确定测试介质的物理特性之前，先将其色谱分离成其组成成分。这简化了测量过程并极大地扩展了直接测量方法的可能性限制。

测量复杂有机混合物的总成分的能力和设备的高灵敏度导致近年来分析仪器在这个方向上的快速发展。

已在工业上找到实际应用 气相色谱仪由两个主要部分组成：设计用于分离测试混合物的色谱柱和用于测量混合物中分离组分浓度的检测器。气相色谱仪的设计多种多样，包括分离柱的热状态和检测器的操作原理。

在等温模式色谱仪中，柱恒温器的温度在分析周期内保持恒定；在具有程序升温的色谱仪中，后者根据预定程序随时间变化；在热力学模式色谱仪中，在分析循环期间，色谱柱不同部分的温度沿其长度变化。

原则上可以使用色谱检测器 任何用于确定给定物质的物理和物理化学性质的装置。 它的设计比其他分析仪器更简单，因为必须测量混合物中已分离成分的浓度。

目前广泛使用 基于测量气体密度、热导率的检测器 （所谓的“catarometers”），产品燃烧的热效应（“热化学”），测试混合物进入的火焰的电导率（“火焰电离”），被放射性辐射（“电离-氩”）和其他电离的气体。

色谱法非常普遍，在测量沸点高达 400 — 500 °C 的复杂烃类混合物中的杂质浓度时效果最好。

使介质达到可以用简单方法测量的参数的化学过程几乎可以与所有直接测量方法一起使用。液体选择性地吸收气体混合物的各个成分，可以通过测量吸收前后混合物的体积来测量测试物质的浓度。体积压力气体分析仪的操作基于此原理。

不同的 颜色反应, 在测量与光发射物质相互作用的影响之前。

这包括一大群所谓的 条形光度计，其中气体成分浓度的测量是通过测量条带的暗度来进行的，在该条带上预先施加了与测试物质发生颜色反应的物质。该方法广泛用于测量微量浓度，特别是工业场所空气中有毒气体的危险浓度。

颜色反应也被使用 在液体光色度计中 提高灵敏度，测量液体中无色成分的浓度等。

很有前途 测量液体的发光强度化学反应引起的。最常见的分析化学方法之一是 滴定法... 滴定法包括测量暴露于外部化学或物理因素的液体介质中固有的物理和物理化学量。

在量变向质变转变的瞬间（滴定终点），记录与被测组分浓度对应的物质或电量的消耗量。基本上，它是一种循环方法，但它有不同的版本，直到连续的。最广泛用作滴定终点指标的是 电位计（pH 计）和光色计传感器.

Arutyunov OS 传感器用于物质的组成和特性