Классификация аналитических приборов s

1.

Классификация аналитических
приборов
Процесс измерения, структура, проектирование и синтез схем
Попов Максим, ФП-24-2Р

2.

План
1. Классификация аналитических приборов
2. Аналитический процесс измерения
3. Структурная схема аналитического прибора
4. Этапы проектирования
5. Анализ и синтез схем приборов
6. Структурный и параметрический синтез
7. Выбор расчётной модели прибора

3.

Классификация аналитических приборов
Признак
Виды
Примеры
По назначению
лабораторные, промышленные, портативные
рН-метр, поточный анализатор
По принципу действия
оптические, электрохимические,
хроматографические, масс-спектрометрические
спектрофотометр, хроматограф
По анализируемой среде
газовые, жидкостные, для твёрдых тел
газоанализатор, влагомер
По режиму работы
периодические, непрерывные
лабораторный и поточный анализ
По автоматизации
ручные, полуавтоматические, автоматические
автотитратор

4.

Аналитический процесс измерения
Этап
Что происходит
1. Отбор пробы
получение представительной части анализируемого объекта
2. Пробоподготовка
растворение, фильтрация, разбавление, концентрирование
3. Преобразование
свойство пробы превращается в измерительный сигнал
4. Измерение и обработка
усиление, градуировка, расчёт значения величины
5. Результат
вывод показаний, оценка погрешности, интерпретация

5.

Структурная схема аналитического прибора
Отбор пробы
Датчик
Усилитель и
АЦП
Обработка
данных
Вспомогательные блоки: питание, источник излучения, термостат, насосы
Индикация

6.

Назначение блоков прибора
Блок
Функция
Отбор и подготовка пробы
подача пробы в измерительную ячейку в нужном состоянии
Датчик
преобразует измеряемое свойство в электрический сигнал
Усилитель и АЦП
согласует уровень сигнала и переводит его в цифровую форму
Обработка данных
градуировка, расчёт концентрации, коррекция помех
Индикация и выход
показания, запись, передача в систему управления
Вспомогательные блоки
питание, источник излучения, термостат, насосы

7.

Этапы проектирования
Этап
Содержание
Техническое задание
требования: диапазон, точность, условия работы
Техническое предложение
сравнение возможных вариантов решения
Эскизный проект
принципиальные решения, общий вид прибора
Технический проект
структурная и принципиальная схемы, расчёты
Рабочая документация
чертежи, спецификации, программное обеспечение
Опытный образец
изготовление, испытания, доработка

8.

Анализ и синтез схем приборов
Анализ
Синтез
Дано: схема прибора
Дано: требования к прибору
Найти: характеристики и погрешности
Найти: схему, которая их обеспечивает
Прямая задача, решение единственное
Обратная задача, решений много, выбирают
лучшее
Проектирование идёт циклом: синтез, анализ, коррекция

9.

Структурный и параметрический синтез
Структурный
Параметрический
Выбор состава блоков и связей между ними
Подбор коэффициентов, номиналов, режимов работы
Например: прямое преобразование или
компенсационная схема
Цель: требуемые точность и быстродействие
Результат: структурная схема
Результат: значения параметров
Критерии эффективности: точность, быстродействие, чувствительность, надёжность, стоимость, габариты. Синтез
эффективен, если достигнут оптимум по главному критерию при выполнении ограничений.

10.

Выбор расчётной модели прибора
Модель
Что описывает
Структурная схема
состав блоков и связи между ними
Статическая характеристика
зависимость выхода от измеряемой величины
Передаточная функция
динамические свойства прибора
Модель погрешностей
вклад каждого блока в общую погрешность
Требования к модели: адекватность, достаточная простота, проверка опытом. Выбор — компромисс между
точностью и сложностью расчёта.

11.

Выводы
• Аналитические приборы классифицируют по назначению, принципу действия и режиму
работы
• Любой прибор реализует цепочку: проба, сигнал, измерение, результат
• Проектирование идёт от технического задания до рабочей документации
• Качество прибора определяют удачная структура, параметры и адекватная расчётная
модель