过程分析仪表的选型原则、安装规则及工业上常用的分析仪表类型

本网编辑 2022-05-09

过程分析仪器仪表又称在线分析仪器仪表，是用于工业生产流程中对物质的成分及性质进行自动分析与测量仪器仪表的总称，重点为燃烧控制、废气安全回收、流程工艺控制、质量监测所需的自动化分析产品，所显示的数据反映生产中的实时状况。

过程分析仪表选型的一般原则

（1）选用过程分析仪表时，应详尽了解被分析对象工艺过程介质特性、选用仪表的技术性能及其它限制条件。

（2）应对仪表的技术性能和经济效果作充分评估，使之能在保证产品质量和生产安全、增加经济效益、减轻环境污染等方面起到应有的作用。

（3）所选用分析仪表检测器的技术要求应能满足被分析介质的操作温度、压力和物料性质，特别是全部背景组份及含量的要求。

（4）仪表的选择性、适用范围、精确度、量程范围、最小检测量和稳定性等技术指标，须满足工艺流程要求，并应性能可靠，操作、维修简便。

（5）对用于腐蚀性介质或安装在易燃、易爆、危险场所的分析仪表，应符合相关条件或在采取必要的措施后能符合使用要求。

（6）用于控制系统的分析仪表，其线性范围和响应时间须满足控制系统的要求。

分析气相混合物组份的仪表选型

1含氢气体

混合气体中含氢量在0～100％之间，背景气各组份的导热系数十分接近，而其导热系数与氢气的导热系数又相差较大，或背景气组成较稳定时，宜选用热导式氢分析仪。当待测组份含量低，而背景气组份含量变化大时，则不宜选用。

（1）在非爆炸危险场所，含氢量在6％以下，其背景气可为大气、氮气、氩气、氧气等，要求分析精确度不高于±0.1％，响应时间允许为60s时，应根据背景气组成的不同，选用适合的热导式氢分析仪。

（2）在非爆炸危险场所，当混合气为以煤为原料的合成氨厂中的半水煤气，含氢量在35％～75％之间，或混合气为合成氨装置中的新鲜气或循环气，其含氢量在50％～80％之间，要求分析精确度不高于2.5级，响应时间允许为60s时，应选用为小合成氨厂和大合成氨装置特制的氢分析仪。

（3）在爆炸危险场所处，混合气含氢量在40％～80％、80％～100％、90％～100％范围内，应选用隔爆型氢分析仪，或采取相应的防爆措施。

（4）在制氩过程中，过量的氢含量在0～3％、0～2％范围内，在电解氧中氢的含量浓度在0～2％要求测量精度不高于5级，可选用相应的热导式氢分析仪。

2含氧气体

气体中含氧量分析应根据不同背景气组份及含氧量多少，选用不同类型的氧量分析仪。微量氧分析应采用电化学式或热化学式氧量分析仪，常量氧分析应采用磁导式（磁风和磁力机械式及磁压力式）或氧化锆氧量分析仪。

（1）在电解制氢的生产流程中，当电解槽出口的氢气中含氧量在0～1％之间，响应时间允许为90s时，应选用热化学式氧分析器（含氧量在0～0.5％之间时，仪表精确度为5级；含氧量在0～1％时，其精确度为10级）。若用于有爆炸危险场所时(公众号:泵管家)，应要求厂方配备隔爆型仪器。

（2）在非爆炸危险场所，含氧量在21％以下，背景气中不含腐蚀性气体和粉尘及一氧化氮、二氧化氮等正磁化率的组份，且背景气的热导率、热容、粘度等在工况条件下变化不大，要求响应时间允许为30s，分析精确度在2.5级到10级之间时，应选用磁导式（磁风原理）氧分析器。仪表的测量范围及精确度见下表。

（3）在非爆炸危险场所，含氧量在0～1％、0～2.5％、0～5％、0～10％、0～25％及0～100％范围内，背景气中不含腐蚀性气体、粉尘及一氧化氮和二氧化氮等正磁化率的组份，且允许背景气的热导率、热容、粘度等有所变化，要求基本误差不高于2级，响应时间允许为7s时，应选用磁力机械式氧分析器。

该类仪表的气样压力可为正压，也可为负压。

（4）在非爆炸危险场所，含氧量在0～100％之间，要求多种量程测量或起始量程不为零，最小量程跨度为0～1％，要求测量精度为1级，响应时间小于2s时，可选用磁力式氧气分析仪。

（5）在非爆炸危险场所，对于含氧量在0～5％或0～10％范围内的工业锅炉烟道气或其他燃烧系统烟道气，要求分析精确度不高于2级，响应时间要求短时，可选用氧化锆氧量分析仪；要求分析精度达1级，响应时间小于2s时，可选用磁压力式氧分析仪。

（6）测量高纯度气体如氢气、氮气、氩气等气体中的微量氧或其他非酸性气体中的微量氧含量，测量范围在0～10～50ppM、0～20～100ppM、0～50～200ppM，要求测量精度不大于满刻度的±10％，应选用电化学式微量氧分析仪。

3含一氧化碳或二氧化碳气体

气体中一氧化碳、二氧化碳的微量分析，一般选用电导式或红外线吸收式分析仪。常量分析一般用红外线吸收式分析仪。若气样中含有较多粉尘和水份时，必须去除，或用热导式分析仪。

（1）混合气体中或合成氨生产中微量一氧化碳和二氧化碳，背景气为干净的氢、氮气或高纯度氮、氧、氩气等，且不含有硫化氢、不饱和烃、氨及较多水份，被测气体温度在5～40℃之间，压力大于0.5MPa，一般应选用红外线吸收式微量气体分析仪；要求测量精度不高时，可选用电导式分析仪。见下表。

仪表的响应时间取决于气样通过预处理装置的时间。

（2）混合气中一氧化碳或二氧化碳含量在0～50％范围内（可扩充到0～100％）。背景气须干燥清洁、无粉尘、无腐蚀性，在要求分析精确度不高于5级时，宜选用红外线气体分析仪。其响应时间取决于气样通过预处理装置的时间。

（3）在非爆炸危险场所，二氧化碳含量在0～20％范围内的锅炉烟道气或二氧化碳含量为0～40％的窑炉尾气，背景气中允许含有少量一氧化碳、二氧化硫及较多的粉尘和水份，在要求分析精确度不高于2.5级时，可选用热导式二氧化碳分析仪。其响应时间取决于气样通过预处理装置酌时间。

热导式分析仪要求背景气组份的含量不能波动太大。

4混合气体中其他组份分析

（1）用于监测混合气中甲烷、氨气、二氧化硫及烃类化合物的含量，当背景气干燥清洁、无粉尘、无腐蚀性时，宜选用红外线气体分析仪，其测量精确度可达1级，响应时间取决于气样通过预处理装置的时间，并可用于有爆炸危险的场所。

其适用的测量气体和最小测量范围见下表。

最大测量范围为0～100％，标准测量范围为0～2％、0～3％、0～5％、0～10％的倍率和0～15％、0～40％、0～80％，并且仪器最多可有四种量程供切换，量程转换比一般不大于1∶4。

（2）混合气或炉窑排放气中的氮氧化合物、二氧化硫、硫化氢、氯气等，背景气清洁、干燥、无粉尘，要求测量精度不高于2级，可选用组装紫外线气体分析仪，响应时间取决于气体通过预处理装置的时间，见下表。

最大测量范围为0～100％，标准测量范围为0～250ppM、0～500ppM或0～1％、0～2.5％、0～5％的倍率。

（3）混合气中二氧化硫含量分析

①在非爆炸危险场所，用于监测环境大气中二氧化硫浓度或生产流程中混合气中的二氧化硫含量在0～0.5、0～1、0～2、0～4mg／m3范围内，背景气可含少量臭氧、碳氢化合物、二氧化氮、氯气等，要求测量精确度不高于5级，响应时间允许为5min时，可选用库仑式二氧化硫分析器。

②在非爆炸危险场所，混合气中二氧化硫含量在0～15％之间，背景气中含有酸雾（如硫酸生产流程中转化炉的进口气），要求测量精确度不高于5级，响应时间允许为1.5min时，可选用热导式二氧化硫分析器。

③在非爆炸危险场所，混合气中含有一氧化碳、二氧化碳及少量酸雾、水份、机械杂质和粉尘等，而二氧化硫含量小于8％，要求测量精确度不高于10级，响应时间允许为3min时，可选用工业极谱式二氧化硫分析器。

（4）混合气中微量总硫（有机硫、无机硫）含量分析

以天然气为原料的合成氨装置，在加氢脱硫过程中其净化气中的微量硫含量要求不大于lmg／l(公众号:泵管家)，或天然气脱硫厂及配气站的输气管中硫含量要求低于30mg／m3，气样中应无机械杂质、粉尘、水份及脱胺液，背景气中含氢量应低于12.5％，测定气样中总硫含量，若要求测量精确度不高于5级，响应时间允许为2min时，宜选用库仑式微量硫气体自动分析仪。该仪表可用于爆炸危险场所。

5混合气体中的多组份含量的分析

分析混合气中的单一组份或多流路多组份的含量，其浓度范围可从ppM级到l00％含量，要求分析精度小于1级时，宜选用工业气相色谱仪，响应时间取决于采样周期和气体预处理时间。

工业气相色谱仪常用的检测器有热导式和氢焰式两种，前者适合测量有机或无机样品，后者主要用于测量微量或半微量烃类有机物，也可测量烃类有机物中微量一氧化碳和二氧化碳含量。

色谱仪若用于控制系统或需快速获得准确分析数据，应选用智能式色谱分析程控和数据处理仪。

工业气相色谱仪的单一采样点分析周期一般为3～20min，每2min一组份，采样流路可为1～6路，单一采样点的分析组份可为1～6个和1～40个。

若色谱仪安装于爆炸危险场所，应选用防爆系列色谱仪。

6气体中微量水份分析

测量空气、惰性气体、烃类、氢气及其他不破坏五氧化二磷涂层及池体，在电极上不起聚合反应的气体中的微量水份，其浓度小于100ppM或1000ppM，要求测量误差小于±5％，应选用五氧化二磷电解法微量水份分析仪。要求取样管材质致密，内壁光滑清洁，管线要短，取样系统气密性要好。

7大气湿度

监测或控制空气相对湿度，其湿度范围在0～20％、20～100％、50～100％范围内，气温为10～40℃，测量精确度允许为3级，响应时间允许为60s，在气相无结露的条件下，可选用氯化锂电阻式湿度计或镍电阻温度计式干湿球湿度计及铂电阻温度计式干湿球湿度计，其中氯化锂电阻式和镍电阻式湿度计应有指示和调节型仪表。

若气温低于10℃或高于40℃，相对湿度大于90%时，应选用氯化锂湿度变送器或位式调节器。

若空气湿度变化范围比较大，测量精确度允许为5级，可选用牛（或羊）肠膜式湿度检测仪。其测量范围为15％～99％，灵敏度为l％相对湿度，滞后时间不大于20s。

8气体露点测量

（1）检测压缩空气等其他无腐蚀性干燥气体的露点，露点范围在－60～－40℃，要求测量误差小于±1.5℃，可选用绝热膨胀式露点仪。

（2）检测含硫燃料锅炉尾气中硫酸的露点，露点温度在0～180℃和180～460℃，尾气温度在0～180℃和180～460℃，要求测量误差小于±1.5％，可选用酸露点仪。

9可燃气体热值检测

连续检测城市煤气、天然气、沼气等可燃气体的热值，热值范围在700～15000kcal／m3（2900～62800kJ／m3），比重在0.4～1.3kg／Nm3之间，气样含灰量小于5mg／m3，温度小于50℃，压力高于0.01～0.02MPa，要求响应时间不小于45s，精度低于1.5级，可选用燃烧法气体热值分析仪或热值指数仪。

选用分析仪时，应根据可燃气体的热值范围和重度范围选择相应量程的热值分析仪。被测气体压力小于0.01MPa时应配抽气泵。仪器的滞后时间主要取决于气体预处理时间。

10可燃气体报警器的选用和配置

（1）可燃气体报警器用于测量空气中各种可燃气体、蒸汽闪点下限以下的含量，并要求当被测气体浓度达到爆炸极限时，在规定的时间里报警。

可燃气体报警器的指示范围应在0～100％LEL（最低爆炸极限），要求测量精度不低于5级，响应时间小于30s。

单一可燃气体可选用单点报警器，多种可燃气体或多点可燃气体可选用多点组合式报警器，报警器应安装在控制室仪表盘上。

各种可燃气体的爆炸下限浓度和上限浓度值参考国家劳动局有关规定。

（2）可燃气体报警器检测器的选择和安装

可燃气体报警的检测器主要有半导体气敏元件和催化反应热式（接触燃烧式），前者对可燃气体的反应较灵敏，但定量精度低，适合检测有无气体泄漏的场合，后者定量精度高，重复性好，适合检测各种可燃气体的浓度。

在爆炸危险场所的检测器必须符合安装场所的防爆等级，有腐蚀性的介质，要求检测器与被测气体接触部分作防腐处理。

可燃气体检测器应安装在能生成、处理或消耗可燃气体的设备附近和易泄漏可燃气体的场所，以及有可能产生和聚集可燃气体的控制室和现场分析仪表室内。

检测器的安装位置应根据生产设备、管线泄漏点的泄漏状态、气体比重，结合环境的地形、主导风向和空气流动趋势等情况决定。

检测器不能安装在含硫和碱性蒸汽等强腐蚀性气体的环境中。

（3）检测器的设置

检测器一般安装在建筑物内压缩机、泵、反应器及储槽等容易泄漏的设备及周围气体易滞留的地方。检测器的配置，提供如下情况供选择，但也可根据实际情况作修正。

易泄漏设备周围按每隔10m设置一个以上检测器。
在室外露天设备应在其周围及其气体容易滞留的地方设置检测器，其它地方按每隔20m设置一台以上检测器。
有加热炉等火源的生产设备及容易滞留的场所设置检测器，设备周围每隔20m设置一台以上检测器。
有毒性气体的灌装设备周围设置一台以上检测器。
液化石油气储槽区的出入管口及其周围安装2台以上检测器，同时在管道及设备和易滞留的场所安装一台以上检测器

仪表的安装规则

第一部分：取源部件的安装

（一）温度取源部件

1、温度取源部件的安装位置应选在介质温度变化灵敏和具有代表性的地方，不宜选在阀门等阻力部件附近和介质流速成死角处以及振动较大的地方。

2、热电偶取源部件的安装位置，宜远离强磁场。

3、与工艺管理道垂直安装时，取源部件轴线应与工艺管道轴线垂直相交。

4、在工艺管边的拐角处安装时，宜逆着介质流向，取源部件轴线应与工艺管道轴线相重合(公众号:泵管家)。

5、与工艺管道倾斜安装时，宜逆着介质流向，取源部件轴线应与工艺管道轴线相交。

（二）压力取源部件

1、压力取源部件的安装位置应选在介质流速稳定的地方。

2、压力取源部件与温度取源部件在同一管段上时，应安装在温度取源部件的上游侧。

3、测量带有灰尘、固体颗粒或沉淀物等混浊介质的压力时，取源部件应倾斜向上安装。在水平工艺管道上宜顺流束，成锐角安装。

4、当测量温度高于60℃的液体，蒸气和可凝性气体的压力时，取源部件应带有环形或U型冷凝弯。

5、测量气体压力时，取压口在工艺管道的上半部。

6、测量液体压力时，取压口在工艺管道的下半部与工艺管道的水平中心线成0～45度夹角的范围内。

7、测量蒸气压力时，取压口在工艺管道的上半部及下半部与工艺管道水平中心线成0～45度夹角的范围内。

（三）流量取源部件

1、安装节流件所规定的最小直管段，其内表面应清洁，无凹坑。

2、在节流件的上游侧安装温度计时，温度计与节流件间的直管距离应符合下列规定。

A.当温度计套管直径小于或等于0.03倍工艺管道内径时，不小于5（或3）倍工艺管道内径。

B.当温度计套管的直径在0.03到0.13倍工艺管道内径之间时，不小于20（或10）倍工艺管道内径。

3、在节流件的下游侧安装温度计时，温度计与节流件间的直管距离不应小于5倍工艺管道内径。

4、测量蒸汽流量时，在工艺管道的上半部与工艺管道水平中心线成0~45度夹角的范围内。

5、测量气体流量时，在工艺管道的上部与工艺管道水平中心垂直。

6、孔板采用法兰取压时，应符合下列规则：

（a）上、下游侧取压孔的轴线，分别与孔板上、下游侧端面间的距离应等于25.4±0.8毫米。

（b）取压孔的直径宜在6～12毫米之间，上下游侧取压孔的直径应相等。

（c）取压孔的轴线，应与工艺管道轴线相垂直。

7、用均压环取压时，取压孔应在同一截面上均匀设置，且上、下游侧取压孔的数量必须相等。

8、测量蒸气量设置冷气器，两个冷凝器的安装标高必须一致。

（四）物位取源部件

1、物位取源部件的安装位置，应选在物位变化灵敏，且不使检测元件受到物料冲击的地方。

2、补偿式平衡容器的安装，当固定平衡容器时，应有防止因工艺设备的热膨胀而被损坏的措施。

3、安装浮球液位报警器用的法兰与工艺设备之间连接管的长度，应保证浮球能在全量范围内自由活动。

（五）分析取源部件

1、分析取源部件的安装位置，应选在压力稳定，灵敏反映真实成分，具有代表性的被分析介质的地方。

2、被分析的气体内含有固体或液体杂质时，取源部件的轴线与水平线之间的仰角应大于15度

第二部分：仪表盘（箱、操作台）的安装

1、仪器盘（箱、操作台）安装在有振动影响的地方时，应采取减振措施。

2、盘间及盘各构件间应连接紧密、牢固，安装用的紧固件应有防锈层。

3、盘面平整，内外表面漆层完好。

4、仪表盘的型钢底座应在二次抹面前安装找正。

5、单独的仪表盘（操作台）的安装应符合下列规定：

a.应垂直、平正、牢固。

b.垂直度允许偏差为每米1.5mm.

c.水平方向的倾斜度允许偏差为每米/mm。

6、成排的仪表盘（操作台）的安装，应符合下列规定：

a.相邻两盘顶部高度允许偏差为2mm。

b.相邻两盘接缝处盘正面的平面度允许偏差为/mm。

c.相邻两盘间接缝的间隙，不大于2mm。

d.当盘间的连接处超过两处时，其顶部高度最大允许偏差为5mm。

e.当盘间的连接超过5处时，盘正面的平面度最大允许偏差为5mm。

第三部分：仪表设备的安装

（1）温度仪表

①在多粉尘的工艺管道上安装的测温元件，应采取防止磨损的保护措施。

②热电偶或热电阻安装在易受被测介质强烈冲击的地方，以及当水平安装时其插入深度大于/米或被测温度大于700℃时，应采取防弯曲措施。

③表面温度计的示温面应与被测表面紧密接触，固定牢固。

④压力式温度计的温包必须全部侵入被测介质中，毛细管的敷设应有保护措施，其弯曲半径不应小于50mm，周围温度变化剧烈时应采取隔热措施。

（2）压力仪表

①测量低压的压力表或变松器的安装高度，宜与取压点的高度一致。

②就地安装的压力表不应固定在振动较大的工艺设备或管道上。

③测量高压的压力表安装在操作岗位附近时，宜距地面1.8米以上，或在仪表正面加保护罩。

（3）流量仪表

①差压计或差压变送器正、负压室与测量管路的连接必须正确。

②转子流量计的安装应呈垂直状态，上游测直管段的长度不宜小于5倍工艺管道内径。

③靶式流量计靶的中心，应在工艺管道的轴线上。

④涡轮流量计的前置放大器与变送器间的距离不宜大于3米。

⑤电磁流量计的安装应符合下列规定：

（a）流量计，被测介质及工艺管道三者之间应连接成等电位，并应接地。

（b）在垂直的工艺管道边上安装时，被测介质的流向应自下而上，在水平和倾斜的工艺管道上安装时，两个测量电级不应在工艺管道的正上方和正下方位置。

（c）周围有强磁场时，应采取防干扰措施。

（4）物位仪表

①用差压计或差压变送器车量液位时，仪表安装高度不应高于下部取压口。

②负荷传感器的安装应符合下列规定：

（a）传感器的安装应呈垂直状态，各个传感器的受力应均匀。

（b）当有冲击性负载时应有缓冲措施。

③浮简液面计的安装应使浮简呈垂直状态。其安装高度宜使仪表全量程的1/2处为正常液位。

（5）分析仪表

①预处理装置应单独安装，宜靠近传送器。

②被分析样品的排放管应直接与排放总管连接，总管应引至室外安全场所，其集液处应有排液装置。

（6）调节阀、执行机械和电磁阀

①阀体上箭头的指向应与介质流动的方向一致。

②安装用螺纹连接的小口径调节阀时，必须装有可拆卸的活动连接件。

③执行机构应固定牢固，操作手轮应处在便于操作的位置。

④执行机构的机械传动应灵活，无松动和卡理显现。

⑤执行机构连接的长度应能调节，并应保证调节机构在全开到全关的范围内动作灵活、平稳。

⑥气动及液动执行机构的信号管应有足够的伸缩余度，不应妨碍执行执行机构的动作。

十种工业常用分析仪表

1.热导式气体分析仪(thermal conductance)

工作原理：不同气体导热特性(导热系数)不同而进行分析。
用途：分析混合气体中H2、CO2、NH3、SO2等组分的百分含量。
特点：使用最早的物理式气体分析器；结构简单、工作稳定、体积小，生产中使用较多。
导热率的特点：气体的导热率不同—氢和氦最强， CO2和SO2较弱；还与气体的温度有关；混合气体的导热率可以近似认为是各组分导热率的算术平均值，即：

如果被测组分的热导率为λ1体积百分含量为c1，其余组分为背景组分，热导率近似为λ2，则有:

应用这个公式须满足两个条件：

①混合气体中除了待测组分外，其余各组分的导热系数应相同或十分接近；

②待测组分的导热系数与其余组分的导热系数要有显著的差别，差别越大，灵敏度越高，即由于待测组分浓度变化引起的混合气体的λ的变化越大。若不满足这个条件可进行预处理。

案例：如分析烟道中的CO2含量，已知其中的组分有CO2 、 N2 、 CO 、 SO2 、H2 、 O2 及水蒸气等， SO2和H2的热导率相差太大，应在预处理时除去。剩下的背景气体热导率相近，并与被测气体CO2的热导率有显著差别，所以可以用热导法进行测量。

2.红外线(infrared)气体分析仪—光学分析仪表

基本原理：利用不同气体对不同波长的红外线具有选择性吸收的特性来进行分析的。
特点：测量范围宽；灵敏度高，精度高；反应速度快、选择性好，通用性好。
用途：连续分析混合气体中CO2、NH3、 CO 、 CH4 等气体的浓度。

气体在红外波段内有其特征的吸收峰。主要是利用2～25µm之间的一段红外光谱。

测量原理：红外光源发出的平行红外线，被测组分选择性的吸收其特征波长的辐射能，红外线强度将减弱，当入射红外线强度和气室结构等参数确定后，测量红外线的透过强度，就可以确定被测组分浓度的大小。

红外线通过吸收物质前后强度的变化与被测组分浓度的关系服从朗伯-贝尔定律：

式中K为被测组分吸收系数；C为被测组分浓度；L为光线通过被测组分的吸收层厚度。

当入射红外线强度和气室结构等参数确定后，测量红外线的透过强度就可以确定被测组分浓度的大小。

分类：

①非色散（非分光）型—由红外辐射发出连续的红外光谱，包括被测气体特征吸收峰波长的红外线在内。被分析气体连续通过测量气样室，被测组分将选择性的吸收其特征波长红外线的辐射能，使从气样室透过的红外线的强度减弱。

②色散（分光）型—单色光测量方式，利用两个固定波长的红外线通过气样室，被测组分选择性的吸收一个波长的辐射能而不吸收另一个，测量两个波长辐射能的透过比，可知被测组分浓度。

组成：红外辐射源、测量气样室、红外探测装置

3.氧化锆(zirconia)氧分析器—电化学分析方法

氧化锆（ZrO2）是一种陶瓷固体电解质，高温下具有良好的离子导电特性。
基本工作原理：基于氧浓差电池。在纯氧化锆中掺入低价氧化物如氧化钙等，在高温培烧后形成稳定的固熔体，作氧浓差电池的两个电极，两侧气体含氧量不同时，在电极间将产生电势，此电势与两测气体中的氧浓度有关，称为浓差电势。
特点：适用于高温环境下的氧含量测量，灵敏度高、稳定性好、响应快，测量范围宽，不需要复杂的采样和预处理系统，它的探头可以直接插入烟道中连续地分析烟气中的氧含量。
氧化锆分析器正常工作的必要条件：P123。
安装方式：直插式和抽吸式两种。

4.气相色谱仪(gas chromatography)—物理式分析仪表

基本工作原理：根据不同物质在固定相和流动相所构成的体系，即色谱柱中具有不同的分配系数而进行分离。被分析的试样由载气带入色谱柱，色谱柱内有固体吸附剂或固定液，对不同的气体有不同的吸附能力或溶解能力，但对载气的吸附能力要比样品组分弱得多。由于样品各组分在固定相上吸附或溶解能力的不同，被载气带出的先后次序也就不同，从而实现了各组分的分离。先后流出的不同组分经检测器检测和相关信号处理后得到结果。色谱分析仪器包括分离和分析两个技术环节。
一种物理式分析仪表，可以一次完成对混合试样中几十种组分的定性或定量分析。
优点：高效、快速、灵敏。可以一次完成对混合试样中几十种组分的定性或定量分析。

各组分及其浓度随时间变化的曲线称为色谱流出曲线。在保持色谱柱固定相成分及色谱柱长度、温度、载气流速等条件不变情况下，对各组分流出时间标定后，可以根据色谱峰出现的不同时间进行定性分析，色谱峰的高度或面积可以代表相应组分在样品中的含量，用已知浓度试样进行标定后可以作定量分析。

色谱仪的基本流程如上图所示，样气和载气分别经过预处理系统进人取样装置，再流人色谱柱，分离后的组分经检测器检测，相关信号经处理后输出。

常用的检测器有热导式检测器、氢燃电离检测器。
①热导式检测器：属于浓度型检测器，其响应值正比与组分浓度。
②氢燃电离检测器：基于物质的电离特性，只能检测有机碳氢化合物等在火焰中课分离的组分，属于质量型检测器，其响应值正比于单位时间内进入检测器的组分的质量。

5.半导体气敏传感器

敏感材料：半导体材料
特点：难以消除其他共存气体的影响，线性范围窄，只用于定性及半定量的检测。灵敏度高、成本低、测量简单，仍应用最普遍、最有使用价值。
分类：按照半导体的物性变化特点，分为：

电阻型：利用气敏元件在接触被测气体后电阻值的变化来检测气体的成分或浓度。

非电阻型：根据气敏元件对气体的吸附和反应，使其某些相关特性发生变化，对气体进行直接或间接的检测。

按照半导体与气体的相互作用是在其表面或内部，可分为表面控制型和体控制型。

1.电阻型半导体气敏传感器：

原理：气体在半导体表面的氧化或还原反应引起半导体载流子数量的增加或减少，从而使敏感元件电阻值发生相应的变化。
气体的分类：氧化型气体（如O2等具有负离子吸附倾向）和还原型气体（如H2、CO、碳氢化合物和醇类等具有正离子吸附倾向），当还原型气体吸附到N型半导体（氧化锡、氧化锌、氧化钛等），氧化型气体吸附到P型半导体（氧化钼、氧化铬等）时载流子增多，敏感元件电阻值将减小。

2.非电阻型半导体气敏传感器

利用MOS二极管的电容-电压特性变化和MOS场效应管的阈值电压的变化等性质制成。这类器件的特性尚不够稳定，目前只能用作气体泄漏的检测。

6.工业酸度计

工业酸度计属于电化学分析方法，用来在线测量溶液的酸碱度，广泛应用于石化、轻纺、食品、制药工业以及水产养殖、水质监测等方面。
溶液的酸碱度的表示方法：用氢离子的浓度的大小表示，用PH值来表示：
PH值的检测：采用电位测量法。

电位测量法：根据电化学原理，任何一种金属插入导电溶液中，在金属与溶液之间将产生电极电位，其与金属和溶液的性质及溶液的浓度、温度有关。

PH测量电池：

结构：由参比电极和测量电极及被测溶液共同组成。参比电极的电位是一个固定值。测量电极的电极电位则随溶液氢离子浓度而变化，电池的电动势为参比电极与测量电极之间的电极电位的差值，其大小代表氢离子浓度。

电池的电势E与被测溶液的PH值之间的关系：
电极的结构：
参比电极：一般为两种：甘汞电极或银-氯化银电极。
a.甘汞电极：E0=+0.2458V
b.银-氯化银电极: E0=+0.197V
测量电极：玻璃电极。
测量原理：PH值测量中，以玻璃电极作为测量电极，以甘汞电极作为参比电极的测量系统应用较多。总电势E：

参比电极一般为甘汞电极或银-氯化银电极，测量电极中用的最广的是玻璃电极。此类测量电池的输出电势在温度恒定时与PH值（1～10范围内）成线性关系，曲线的斜率随温度的升高而增大，但在不同的温度下的特性曲线会相交于一点—等电位点。
直接电位法也可用于其他离子浓度的测量。

7.干湿球湿度计（psychrometer）

用途：测量空气的相对湿度。
组成：由两只温度计组成，
干球温度计：用来直接测量空气的温度。
湿球温度计：在感温部位包有被水浸湿的棉纱吸水套，并经常保持湿润。
工作原理：当棉套上的水分蒸发时，会吸收湿球温度计感温部分的热量使湿球温度计的温度下降。水分的蒸发速度与空气的湿度有关，相对湿度越高，蒸发越慢。在一定的环境温度下，干球温度计和湿球温度计之间的温度差与空气的湿度有关。当空气为静止的或具有一定流速时，这种关系是单值的。