包含两个主要回路。即分析回路和信息回路 包含两个主要回路。即分析回路和信息回路 分析回路主要用于物流通道。即从过程单元（或 分析回路主要用于物流通道。即从过程单元（或 通道）取样，经过预处理系统再到分析检测单元， 然后进入下一工序或排空，在多数场合，该回路 还包含由标准物质组成的自动标定装置，用于仪 器在线运行期间对分析检测值的自动标定。这些 组成过程分析仪器的流路系统 。分析检测单元是 分析流路的核心，也是过程分析仪器的核心。 信息回路主要用于信息通道，物流经过分析检测 信息回路主要用于信息通道，物流经过分析检测 单元，产生相应的电信号，进入信息处理系统， 系统产生过程检测到的物流组成及其含量信息和 对分析流路各装置的动作信息，用于检测信息的 显示，传输和仪器正常工作的操作。

　　二、分析流路的研究主要发展趋势包括: 二、分析流路的研究主要发展趋势包括: 1.多检测器组合技术 1.多检测器组合技术 2.并行检测技术 2.并行检测技术 3.微器件应用 3.微器件应用 4.系统重构和预处理技术等方面 4.系统重构和预处理技术等方面

　　三、过程分析仪器的智能化, 三、过程分析仪器的智能化,主要集中在嵌入式系统、仪 器的网络功能和智能化三个方面: 器的网络功能和智能化三个方面: 1.嵌入式系统的发展，软硬件分离正被软硬件融合所代替。 1.嵌入式系统的发展，软硬件分离正被软硬件融合所代替。 这一方向将主要集中在嵌入式系统的研究上，即开发用于 过程分析仪器的独立的操作系统 2.对网络化传播的高速可靠提出越来越高的要求。目前，国 2.对网络化传播的高速可靠提出越来越高的要求。目前，国 外分析仪器大都将Modbus plusⅡ 外分析仪器大都将Modbus plusⅡ通信作为必备，将 profibus等现场总线通信作为选用。发展和过程计算机控 profibus等现场总线通信作为选用。发展和过程计算机控 制系统同步的高速网络接口，将成为过程分析仪器网络化 研究的主要课题。另外一个就是分析仪器远程维护网站的 研究 3.把控制理论，模式识别，滤波处理的众多研究成果与过程 3.把控制理论，模式识别，滤波处理的众多研究成果与过程 分析相结合，形成交叉研究方向。研究课题之一是分析谱 图和谱图识别技术，色谱分析的淹没峰，多组分红外，拉 曼光谱的谱图识别，分别用到了数据滤波处理和图像识别 技术，如何保证在工业现场干扰下，干扰峰和噪声淹没下 组分峰的识别，关系到组分峰性质判定 和组分含量的计 算

　　第一节 过程控制与成分分析 1。能量流、材料流和信息流 能量流、 2。流程工业 3。流程工业的自动化水平与过程控制 四大特点：

　　多输入多输出的控制对象特性 计算机控制技术的广泛应用 大系统的过程控制 直接质量目标控制

　　作业题：1)简述过程分析仪器在过程控制 作业题：1)简述过程分析仪器在过程控制 系统中作用, 系统中作用,利用前段在工厂的实习加以说 明. 2) 过程分析仪器与实验室过程分析仪器的 联系和区别. 联系和区别. 思考题: 思考题: 过程分析仪器的研究和设计以你所 学过的哪些课程为基础. 学过的哪些课程为基础.

　　比例含量：质量分数%（常量），ppm（微量） ，ppb（超 质量分数%（常量），ppm（微量） ppb（超

　　微量），ppt（痕量） 微量），ppt（痕量） 重量含量：质量数（kg、 重量含量：质量数（kg、g、mg等）或摩尔数（mol、 mg等）或摩尔数（mol、 mmol、nmol） mmol、nmol） 体积含量：质量浓度（kg/L，mg/ml）或摩尔浓度 体积含量：质量浓度（kg/L，mg/ml）或摩尔浓度 （mol/kg，mol/L） mol/kg，mol/L）

　　仪器分析方法的建立和分析仪器的创造，是多学科 多领域高科技半岛体育 半岛官网的综合； 仪器分析方法分类：

　　1）传统分析：电化学分析法、色谱分析法、光学分析法、 质谱分析法、热分析法、核分析法 与现代分析：核分析法、生物分析法、微粒子分析法 2）分子分析、原子分析、联同分析 3）手工分析、实验室分析、过程分析

　　*以温度（T）、压力（P）、物位（L）和流量（F）四大参 以温度（T）、压力（P）、物位（L）和流量（F 数作为控制系统的主要参量— 数作为控制系统的主要参量—粗放控制，难以实现高效益， 低损耗，绿色环保。低损耗，绿色环保。-迫不得已。 * 以最终产品及中间产品的质量 -成份分析参数作为控制系 统的主要参量，而以四大参数作为辅助参量— 统的主要参量，而以四大参数作为辅助参量—精确控制， 先进控制为主体控制。是实现流程工业高效益、低能耗、低 污染的最终有效手段 物流中成分参数与特殊物化指标的在线检测是实现流程工业 高水平自动化的最重要制约因素。 这就为过程分析仪器提供了研究的必要和发展的空间

　　实现对流程工业或其他领域中，物、量流中成分参数与特殊 物化参数在线检测，将其转化为信息流的专门仪器

　　以测量物质的物理特性或为物理化学性质为基础的 分析方法 分析是目的，仪器是载体 仪器分析方法的发现总是伴随着科学上重大突破— 仪器分析方法的发现总是伴随着科学上重大突破—

　　实现分析仪器的数字化、智能化和网络化 1)分析检测器信号的数据处理 1)分析检测器信号的数据处理 2)显示、打印、保留分析的结果信息 2)显示、打印、保留分析的结果信息 3)提供仪器分析流路的控制信息 3)提供仪器分析流路的控制信息 4)仪器故障自诊断，标准物质的自动标定，分析 4)仪器故障自诊断，标准物质的自动标定，分析 流路中控制回路的自整定 5) 新型分析仪器和仪器分析方法智能化在过程检 测中的实现 测控系统实现形式有两大类，一类为嵌入式测控 系统另一类则为分体式和嵌入式共用结构

　　近80年来获与分析仪器有关的诺贝尔奖就达到38人 80年来获与分析仪器有关的诺贝尔奖就达到38人

　　• 质谱分析法有六次10位学者的诺贝尔奖 质谱分析法有六次10位学者的诺贝尔奖 • 核磁共振法有两次，2位学者得诺贝尔奖 核磁共振法有两次，2 • 2008年诺贝尔奖给了发现基因萤光分析的科学家 2008年诺贝尔奖给了发现基因萤光分析的科学家

　　主要体现在分析检测器，分析流路和仪器的智能 化三个方面。 一、分析检测器的研究主要在两个方面，一是将 已在实验室中采用的分析方法及其检测检测器经 过创新和改进引用到过程检测中；二是研究直接 用于过程分析的检测器。近期过程分析检测器将 主要集中于: 主要集中于: 1.微流分析检测器 1.微流分析检测器 2.在线.在线.新型生物传感器的研究与应用上 4.新型生物传感器的研究与应用上

　　我国从事嵌入式系统，计算机应用，网络工程的 技术人员队伍庞大，人才济济，这就为在该领域 的发展提供了足够的人才技术资源。分析仪器的 专家们和科技界的决策者将过程分析仪器的研究 着力定于该方向上，符合我国现有国情，也能取 得突破。 我国在建国前二十年打下了分析仪器研制开发的 基础，在新形势也将得到重生和继续发展。 近两年，在国家政策的扶持和支持下，从事、分 析过程仪器的生产和推广应用的公司大幅度增加， 并有了长足的发展。

　　光学过程分析仪器利用光学分析原理实现对过程样品中 物质组成及其含量的检测分析，在工业流程中有着广泛 的应用。如红外线分析器，紫外线分析，光电比色分析 其等，其中以红外线光谱分析器使用最为广泛。

　　光波属于电磁波，同电磁波一样具有波粒两重性。该特 光波属于电磁波，同电磁波一样具有波粒两重性。 性用普朗克方程式表示： 性用普朗克方程式表示： 电磁波的波段划分，光谱分析主要采用可见光，紫外光， 电磁波的波段划分，光谱分析主要采用可见光，紫外光， 红外光波段。 红外光波段。

　　分析方法和主要技术手段源于实验室分析仪器；后者已有70~80年历史， 分析方法和主要技术手段源于实验室分析仪器；后者已有70~80年历史， 与科技尖端发现紧密相连。现有近百种方法，近千类仪器。 实验室分析仪器到过程分析仪器的转化十分困难。现仅有近十种方法，几 十类仪器。 过程分析仪器的结构特点： 一。 在线下的连续分析检测 复杂工业环境下长期可靠运行，连续工作时 复杂工业环境下长期可靠运行，连续工作时 间长达数月，多数要求上万工作小时 。抗多种电半岛体育 半岛官网磁干扰，稳定工作性能。 自动取样和自动分析成为仪器的重要指标 二。自动化要求高、即仪器本身具有自动操作控制，自动故障监测自动标 定处理等功能。仪器本身具有分析—记录—控制（A 定处理等功能。仪器本身具有分析—记录—控制（A—R—C）。一体化功 能。 三。网络数据通信，过程分析仪器的分析结果，是过程计算机控制系统的 主要检测参数。目前，许多仪器都逐渐把分析结果的模拟输出（4~20mA 主要检测参数。目前，许多仪器都逐渐把分析结果的模拟输出（4~20mA 等）逐步向总线输出发展，如提供Modbus、profibus总线接口等。这样使 等）逐步向总线输出发展，如提供Modbus、profibus总线接口等。这样使 得过程分析仪器可方便地如同其他检测装置和控制器一样，方便地进入现 场总线的网络系统。 四。预处理装置对于过程分析仪器在工业现场的使用，起着重要重用。目 前过程分析仪器已逐步将预处理纳入仪器的分析流路中，其操作控制也由 仪器控制系统承担，做到各种不同流路应用下预处理装置的规范结构和装 置的重构

　　基因测量仪器的问世，使世界基因研究计划提前6 基因测量仪器的问世，使世界基因研究计划提前6年完成 科学仪器对工业化进程具有“四两拨千斤” 科学仪器对工业化进程具有“四两拨千斤”的作用，是经 济社会发展的“倍增器” 济社会发展的“倍增器”

　　• 90年代中期发布的调查数据表明，美国科学仪器产业的产值约占 90年代中期发布的调查数据表明，美国科学仪器产业的产值约占 工业总产值4%，而它拉动的相关经济的产值却达到社会总产值 工业总产值4%，而它拉动的相关经济的产值却达到社会总产值 66%

　　定性分析和定量分析 定性分析: 定性分析:确定待测物质为什么物质，即其组成的分 子原子粒子的性质子原子粒子的性质-质谱法，色谱法，光谱法 定量分析：确定该物质中各组成成分的含量为多少 -色谱法，光谱法等大多数分析法 定量分析的检测特性 与定量单位 检出限作为衡量分析仪器的分析检测特性 检出限作为衡量分析仪器的分析检测特性

　　按分析方法：1）电化学式、（2）热学式、（3 按分析方法：1）电化学式、（2）热学式、（3） 磁学式、（4）光学式、（5）射线）色谱质谱式、（8）其他方法 按测定组分多少：单组分分析仪器（多数，技术 难度低，价格低）多组分分析仪器（价格高，技 术难度高，目前少数） 按测定性质：定性分析仪器，定量分析仪器 按工业现场环境：防腐型，防爆型，隔爆型； 管道安装，现场，仪表柜，分析小屋 按测控系统：分立元件式，逻辑电路式，计算机 式（外置式，嵌入式）

　　• 控制对象 (system ) ①具体的：设备（电机，反应器,裂解炉）——生产的某个单过程 具体的：设备（电机，反应器,裂解炉）——生产的某个单过程

　　• 控制单元 计算机系统 含的控制软件是控制的主体，其控制运算 的依据是对象的物理。化学，物化变化的参数 • 反馈单元 提供对控制对象的四大参数和物性参数的检测