用於確定物質的成分和性質的傳感器和測量設備

控制裝置和自動化設備分類的主要特點是它們在信息流方面對自動調節和控制系統的作用。

自動化技術手段的任務一般是：

• 獲取主要信息；

• 她的轉變；

• 它的傳輸；

• 處理接收到的信息並將其與程序進行比較；

• 命令（控制）信息的形成；

• 命令（控制）信息的傳輸；

• 使用命令信息來控制進程。

物質特性和成分傳感器 在自動控制系統中起著主導作用，它們起著獲取原始信息的作用，在很大程度上決定了整個自動控制系統的好壞。

讓我們建立一些基本概念。什麼是介質的測量、性質、成分？環境的性質由一個或多個可測量的物理或物理化學量的數值決定。

測量是通過實驗揭示表徵試驗介質性質的某一物理量或物理化學量與參比介質相應量的定量比值的過程。實驗被理解為在固定條件下借助物質手段產生的對測試環境產生積極影響的客觀過程。

環境的組成，即其組成成分的定性和定量含量， 可以根據其對環境的物理或物理化學特性以及表徵它們的量的已知依賴性來確定，並進行測量。

通常，介質的特性和組成是間接確定的。通過測量表徵環境特性的各種物理或物理化學量，並了解這些量之間的數學關係，一方面和環境的成分，另一方面，我們可以估計其成分更大或準確度較低。

換句話說，為了選擇或構建測量設備，例如，確定多組分介質的完整成分，首先需要確定表徵該介質特性的物理或物理化學量，其次，找到形狀依賴性

ki = f (C1, C2, … Cm),

其中 ki — 環境中每個成分的濃度，C1、C2、... Cm — 表徵環境特性的物理或物理化學量。

因此，用於控制介質成分的裝置可以以某種成分的濃度或介質的特性為單位進行校準，如果它們之間在某些限制內存在明確的關係的話。

用於自動控制物質的物理和物理化學特性和成分的 NSDevices 是測量單獨的物理或物理化學量的裝置，這些物理或物理化學量明確地確定環境的特性或其定性或定量成分。

然而，經驗表明，為了對經過充分研究的工藝過程實施自動調節或控制，沒有必要隨時掌握中間產品和最終產品的成分及其某些成分的濃度的完整信息。在創建、學習和掌握流程時通常需要此類信息。

當制定了最佳技術規則時，過程過程與表徵產品性質和組成的可測量物理和物理化學量之間的明確關係已經建立，然後可以進行該過程， 設備規模校準 直接以他測量的那些量為單位，例如以溫度、電流、電容等為單位，或以介質的特定屬性為單位，例如顏色、濁度、電導率、粘度、介電常數，等等

下面討論了測量決定環境特性和組成的物理量和物理化學量的主要方法。

現有的歷史上建立的產品命名法包括以下主要設備組：

• 氣體分析儀，

• 液體濃縮器，

• 密度計，

• 粘度計，

• 濕度計，

• 質譜儀，

• 色譜儀，

• 酸度計，

• 日光計，

• 糖度計等

這些組又根據測量方法或根據分析的物質進行細分。這種分類的極端常規性以及將結構相同的設備分配給不同組的可能性使得研究、選擇和比較設備變得困難。

直接測量設備包括那些確定直接測試物質的物理或物理化學性質和成分的設備。相比之下，在組合裝置中，測試物質的樣本會受到顯著改變其化學成分或聚集狀態的影響。

在這兩種情況下，都可以根據溫度、壓力和其他一些參數對樣品進行初步準備。除了這兩類主要設備外，還有一些設備可以進行直接測量和組合測量。

直接測量儀器

在直接測量設備中，介質的物理和物理化學特性是通過測量以下量來確定的：機械、熱力學、電化學、電和磁，最後是波。

以機械值 首先，介質的密度和比重是使用基於浮子、重力、流體靜力和動態測量方法的儀器來確定的。這還包括確定介質的粘度，使用各種粘度計測量：毛細管、旋轉、基於落球法等。

從熱力學量 反應的熱效應，用熱化學裝置測量，導熱係數，用熱傳導裝置測量，石油產品的著火溫度，蒸氣壓等。已找到應用程序。

廣泛開發以測量液體混合物的成分和性質以及一些產生的氣體 電化學裝置……他們首先包括 電導計和電位計設計用於通過改變來確定鹽、酸和鹼的濃度的裝置 電導率 決定。這些就是所謂的 電導集中器或接觸式和非接觸式電導儀。

發現分佈非常廣泛 酸度計 ——通過電極電位測定介質酸度的裝置。

確定由於極化引起的電極電勢偏移 在電流和去極化氣體分析儀中，用於控制氧氣和其他氣體的含量，這些氣體的存在會導致電極去極化。

它是最有前途的之一 極譜法, 它包括同時測定電極上各種離子的釋放電位和極限電流密度。

氣體中水分濃度的測量是通過以下方式實現的 庫侖法, 在哪裡定義 水的電解率通過濕敏薄膜從氣體中吸附。

基於設備 用於測量電學量和磁學量.

氣體電離 同時測量它們的電導率，用於測量低濃度。電離可以是熱的或在各種輻射的影響下，特別是放射性同位素。

熱電離應用廣泛 在色譜儀的火焰離子化檢測器中… 廣泛使用 α 和 β 射線電離氣體 在色譜檢測器中 （所謂的“氬”探測器），以及 在 alpha 和 beta 電離氣體分析儀中基於不同氣體的電離截面的差異。

這些儀器中的測試氣體通過 alpha 或 beta 電離室。在這種情況下，測量室中的電離電流，它表徵了組分的含量。測定介質的介電常數用於通過各種類型測量水分和其他物質的含量 電容式濕度計和介電計.

介電常數 使用經過氣流清洗的吸附膜，表徵其中的水蒸氣濃度 介電濕度計.

特定的磁靈敏度使得可以通過以下方式測量順磁性氣體（主要是氧氣）的濃度 熱磁、磁滲流和磁力氣體分析儀.

最後，粒子的比電荷連同它們的質量是物質的主要特徵，由下式決定 飛行時間質譜儀、高頻和磁性質量分析儀.

波量的測量 - 儀器製造中最有前途的方向之一，基於使用被測環境與不同類型輻射的相互作用的影響。所以，從環境中吸收的強度 超聲波振動 可以估計介質的粘度和密度。

測量超聲波在介質中的傳播速度可以了解單個成分的濃度或乳膠和其他聚合物的聚合度。從無線電頻率到 X 射線和伽馬輻射，幾乎整個電磁振盪範圍都用於傳感器中，以了解物質的特性和成分。

它們包括最靈敏的分析儀器，這些儀器基於電磁和核磁共振測量短波長、厘米和毫米範圍內電磁振蕩的能量吸收強度。

使用最廣泛的是利用環境與光能相互作用的設備。 在光譜的紅外線、可見光和紫外線部分… 測量光的整體發射和吸收以及物質發射和吸收光譜的特徵線和譜帶的強度。

使用基於光聲效應的設備，在光譜的紅外區域運行，適用於測量多原子氣體和蒸汽的濃度。

光在介質中的折射率 用於確定液體和氣體介質的成分 折射儀和乾涉儀.

光學活性物質溶液對光偏振面旋轉強度的測量用於通過以下方法確定它們的濃度 旋光儀.

基於 X 射線和放射性輻射與介質相互作用的各種應用，測量各種介質的密度和成分的方法得到了廣泛的發展。

組合設備

在許多情況下，將環境的物理和物理化學特性的直接測定與測量前的各種輔助操作相結合，可以顯著擴大測量的可能性，提高簡單方法的選擇性、靈敏度和準確性。我們稱這樣的設備為組合。

輔助操作主要包括 從液體中吸收氣體, 蒸汽冷凝和液體蒸發允許在氣體分析中使用測量液體濃度的方法，例如 電導法、電位法、光比色法等反之亦然，以測量所用液體的濃度 氣體分析方法：熱導法、質譜法等。

最常見的吸附方法之一是 層析法，這是一種組合測量方法，其中在確定測試介質的物理特性之前，先將其色譜分離成其組成成分。這簡化了測量過程並極大地擴展了直接測量方法的可能性限制。

測量複雜有機混合物的總成分的能力和設備的高靈敏度導致近年來分析儀器在這個方向上的快速發展。

已在工業上找到實際應用 氣相色譜儀由兩個主要部分組成：設計用於分離測試混合物的色譜柱和用於測量混合物中分離組分濃度的檢測器。氣相色譜儀的設計多種多樣，包括分離柱的熱狀態和檢測器的操作原理。

在等溫模式色譜儀中，柱恆溫器的溫度在分析週期內保持恆定；在具有程序升溫的色譜儀中，後者根據預定程序隨時間變化；在熱力學模式色譜儀中，在分析循環期間，色譜柱不同部分的溫度沿其長度變化。

原則上可以使用色譜檢測器 任何用於確定給定物質的物理和物理化學性質的裝置。 它的設計比其他分析儀器更簡單，因為必須測量混合物中已分離成分的濃度。

目前廣泛使用 基於測量氣體密度、熱導率的檢測器 （所謂的“catarometers”），產品燃燒的熱效應（“熱化學”），測試混合物進入的火焰的電導率（“火焰電離”），被放射性輻射（“電離 - 氬”）和其他電離的氣體。

色譜法非常普遍，在測量沸點高達 400 — 500 °C 的複雜烴類混合物中的雜質濃度時效果最好。

使介質達到可以用簡單方法測量的參數的化學過程幾乎可以與所有直接測量方法一起使用。液體選擇性地吸收氣體混合物的各個成分，可以通過測量吸收前後混合物的體積來測量測試物質的濃度。體積壓力氣體分析儀的操作基於此原理。

不同的 顏色反應，在測量與光發射物質相互作用的影響之前。

這包括一大群所謂的 條形光度計，其中氣體成分濃度的測量是通過測量條帶的暗度來進行的，在該條帶上預先施加了與測試物質發生顏色反應的物質。該方法廣泛用於測量微量濃度，特別是工業場所空氣中有毒氣體的危險濃度。

顏色反應也被使用 在液體光色度計中 提高靈敏度，測量液體中無色成分的濃度等。

很有前途 測量液體的發光強度化學反應引起的。最常見的分析化學方法之一是 滴定法... 滴定法包括測量暴露於外部化學或物理因素的液體介質中固有的物理和物理化學量。

在量變向質變轉變的瞬間（滴定終點），記錄與被測組分濃度對應的物質或電量的消耗量。基本上，它是一種循環方法，但它有不同的版本，直到連續的。最廣泛用作滴定終點指標的是 電位計（pH 計）和光色計傳感器.

Arutyunov OS 傳感器用於物質的組成和特性