基于Lab Windows/CVI的硫氮分析仪的研制

　　虚拟仪器是以计算机的软件和硬件为测试平台,可使用相同的硬件系统,通过不同的软件就可以实现功能完全不同的各种测量测试仪器,即软件系统是虚 拟仪器的核心,软件可以定义为各种仪器,从本质上反映了“软件就是仪器”的虚拟仪器特征[1]。Lab Windows/CVI是NI公司开发的基于标准C语言的可视化、交互式开发工具,具有Windows风格操作界面,内含功能齐全的软件工具包,具有较强 的数据处理与分析功能,适用于自动测试、数据采集与分析、过程监控系统的软件开发[2]。本文正是基于虚拟仪器技术上的优势,针对传统硫氮分析仪存在的一 些问题,如:存储容量小、显示功能单调、数据分析处理能力欠缺等问题,研制了一种基于虚拟仪器技术的新型硫氮分析仪。本系统使用紫外荧光分析法[3-4] 和化学发光分析法[5-6]分别　　测定样品中的总硫和总氮,速度快、干扰少、灵敏度高,适合于石蜡油、柴油、煤油、汽油、润滑油、燃料油、液化气、天然 气以及其它油品、化工原料及成品中总硫、总氮含量的分析。随着石油化工工业的迅速发展,该仪器得到了越来越广泛的应用,并成功地用于气、液、固三类物质中 总硫、总氮含量的测定,测量范围分别为0.2~10 000 mg/m3,0.2~10 000mg/L,1.0~10 000 mg/kg,大于10 000 mg/L可以使用稀释法,尤其是低含量硫氮的分析精度比较高,检测下限可达到0.1 mg/L。

　　1　硫氮分析仪的工作原理

　　硫氮分析仪由进样器,氧化炉,反应室以及控制器等部分构成,如图1所示。系统的工作原理如下:

　　当样品被引入高温氧化炉后,发生氧化反应。在高温1000℃以上,样品硫化物和氮化物(以下用R-S,R-N表示)被完全汽化并发生氧化裂 解,,其反应过程如式(1)所示,反应生成物包括CO2、H2O、·NO、SO2以及其它氧化产物(以下用MOX表示)。样品中的氮化物定量地转化 为·NO,硫化物定量地转化为SO2。反应产物由载气携带,经过膜式干燥器脱去其中的水分,进入反应室。

R-N + R-S +O2→CO2+H2O+·NO+SO2+MOX                   (1)

·NO在反应室内与来自臭氧发生器的O3气体发生反应,转化为激发态的NO2*。当激发态的NO2*跃迁到基态时发射出光子[5](以下用hυ表 示),如式(2)所示。所发射的光信号由光电倍增管按特定波长进行检测,其强度与原样品中的总氮含量成正比,故可以通过测定化学发光的强度来测定样品中的 总氮含量。用此方法只能检测化合态的氮,而大气中的氮,即双原子的氮不能被检测。

·NO+O3→NO2*+O2→NO2+hυ                                              (2)