【第二届原创大赛参赛作品】五光十色的乙炔控制器

应助达人

四、电动气动联合调节器：
这种气体调节器也称为电空调节器，由于它的结构较为特殊，因此目前市面上比较少见了。它的英文名称是【Electropneumatic Regulator 】；其外观图和原理图见图－9、10所示：



图－9 电空调节器外观图





图－10 电空调节器原理图



该调节器的基本工作原理和过程如下：
（1）调节器首先要同时具备两种气体的供给，一种是乙炔气(＜0.15Mpa)，另一种则是控制
乙炔流量用的背压空气（约0.25Mpa）。
（2）当不实施点火时，由于排气挡板①没有盖住喷嘴出气口②，所以背压空气进入背压室③后会从喷嘴②处全部泄漏掉，不会给排气阀⑤一个压力，从而乙炔阀门⑥也不会被打开，乙炔气是不会输出到仪器去的。
（3）当某一个乙炔流量值的模拟输入信号给到控制器⑨时，控制器输出一个驱动电压控制挡板①与喷嘴②之间的间隙，于是背压空气开始对排气阀⑤产生了反作用力，致使排气阀向下运动从而压迫乙炔阀门⑥开启，乙炔被输入到仪器里。控制信号的大小决定了挡板与喷嘴间隙的大小，从而也改变了乙炔流量的多少。
（4）当乙炔流量发生变化时，乙炔压力传感器⑧检测到这个变动，并立即反馈给控制器⑨，使控制器及时修正输出电压，从新调整了挡板的间隙，使乙炔流量以回到设定值。
（5）当空气突然断掉时，背压室失去了气压，乙炔阀门⑥被迫关闭，从而防止了“回火”现象，起到了安全保护的作用。
这种调节器的缺点是：对背压空气的质量和稳定性要求较高；另外这种调节器故障率较高且调整难度较大，因此这种调节器目前可能没有厂家采用了。

五、质量流量控制器：

这种乙炔流量控制器是目前原子吸收仪器中经常采用的一种控制器（包括国产和进口仪器），它的英文名称是：【Mass Flow Controller】，为此、本文着重介绍一下该器件的原理和特点及使用上的注意事项。其外观图见图－11和图－12；内部结构图见图－13所示：



图－11 进口MASS FLOW



图－12 国产MASS FLOW



图－13 MASS内部结构

该气体控制器的原理是：当仪器燃气流量参数设置完成后在燃烧头点火的瞬间，由仪器控制电路给出一个驱动模拟电压信号(MASS)，该信号经由控制电路放大后对调节阀实施控制开启；调节阀开启的多少则决定了乙炔流量的大小；由于驱动信号与乙炔流量形成正比例关系，所以说驱动信号的大小决定了乙炔流量的多少。以进口MASS FLOW为例，当乙炔流量设定为1L/min时所需要的模拟驱动信号为0.625V，而这个MASS驱动信号的输出范围大约在0～5V之间，也就是说，该调节器的最大输出气流量为5V÷0.625V/L ≈8L/min。
值得一提的是，该调节器具备一个负反馈功能，这个功能非常有意义；当因某种原因使输出的乙炔流量偏离设定值时，一个反馈信号电压(FLOW)迅速地反馈给驱动控制电路，使驱动信号(MASS)及时的得以修正。当乙炔流路正常时，MASS 的驱动信号与 FLOW的反馈信号的电平应该是一致的。实施这个负反馈功能的器件是一个热导型的温度传感器，结构见图－14所示：



图－14 温度传感器

为了防止外界温度对传感器的干扰，正常时传感器是安装在恒温槽中的；两组热敏电阻丝缠绕在乙炔取样管的外壁上，并且与电路扳上的另外两只电阻组成了一个惠斯通电桥电路它的工作原理类似气相色谱仪上的热导检测器。取样管一端输入乙炔气，另一端排出乙炔气。当供给仪器的乙炔流量被设定在某一个固定值时，取样管内的乙炔随之按照比例也固定在某一个流量值则造成取样管的外壁的温度也被固定在某一值，致使热敏电阻丝的阻值也被固定在某一值上。如果由于某种原因使总乙炔流量发生了改变时，则取样管内的气流也随之发生改变从而带动取样管外壁的温度也会发生相应地改变，于是热敏电阻丝的阻值也发生了改变。上述的变动值被放大后反馈给调节器，于是总乙炔流量得到了修正。
使用上的注意事项：该调节器有个最容易发生的故障，也是它的弱点；那就是：当供给的乙炔气中含有杂质（如丙酮）时，由于取样管内径较细，极易被堵塞；从而使得取样管中的燃气流量变小，而实际上供给仪器的燃气流量并没有改变；那么MASS FLOW就会给主机燃气控制系统反馈一个错误的提高修正信息，致使原本正常的乙炔流量变成了过量供给；反映在火焰上就会产生“富焰”的现象。所以、使用这种燃气控制器的仪器必须注意乙炔的质量和防范丙酮的进入。



六、比例电磁阀组控制器：

MASS FLOW调节器虽然优点不少，但它比较“娇气”，容易产生故障，而且价格较贵。因此、近期一些国内外仪器厂家在燃气的控制方面采用了一种性能更加可靠，价格更加便宜的比例电磁阀组式的调节器。实例外观照片及控制逻辑图见图－15，16：



图－15 电磁阀组





图－16 控制逻辑图




这种调节器的工作原理很简单：图中可见，从SV5～SV11共有7个电磁阀组成了一个电磁阀组，并且每一个电磁阀均串接了一只流量限定针状阀，顺序排列为NV3～NV9。这7个针状阀预调的通量大小则决定了乙炔的流量大小；其预设的比例量依次为：0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 1.6, 3.2, 5.0L/min 7个档次；而7个电磁阀仅起到开关的作用，其导通控制端分别连接在一个7位地址译码器上，那么每个不同的乙炔流量则对应一组不同的地址编码以达到驱动相应的电磁阀开启的目的，从而得到所需的乙炔流量。最大流量为11.3L/min。
例如：需要 2.0L/min的乙炔流量，那么仅开启电磁阀SV7和SV9即可，因为(0.4L+1.6L)=2L/min。这时，地址译码器的控制命令就是【1101011】。
这种控制器的优点是：结构简单，性能可靠，不易发生故障。但缺陷也是显而易见的，那就是：该调节器对乙炔质量和气体管路状况要求较高，例如当燃气管路发生微堵时燃气流量会发生相应改变，而这种调节器一般没有负反馈功能，对设定的乙炔流量不能进行补偿修正。

小 结：
（1）本文所列举的例子不能涵盖所有乙炔控制器，即使上述例举的器件因各个仪器产家所选购或自产的控制器件也可能在原理、结构和控制方面各有差异，故仅请参考而已。
（2）文中列举的6种调节器，前两种不能做程序控制，而后四种均可做程序控制。
（3）第4，第5两种调节器自身带有负反馈功能，可以时时修正乙炔的流量。

以前只知道有转子流量器和质量流量控制器，而且具体原理不是很清楚；至于温度传感器在安捷伦的液相上面倒是见过，它好像就是一个热敏电阻；总之学习了。

手动有点不安全，一不小心就调大了！

本文对部分原子吸收部件的功能与工作原理进行了详细地阐述．．为仪器维修维护及使用者提供了第一手资料．

看来前置的气体净化确实挺必要，否则在越来越多的管路附件面前真的容易出故障

每次看到安老师的帖子都有很大的收获,很期待能看到更多的帖子.

应助达人

谢谢“见新”版友，我努力争取吧！不负您的期望。

安老师总结的太好了，前三种应该是比较常见的控制器，特别是前2种，随着仪器的性能和检测的需求越来越高，精密的控制器将会使用的越来越多。

嘿嘿，不知道谁能总结下各大厂家各款仪器各自配什么控制器那就太好了：）

其中的第四种，我作为仪器研发者都没有用到过啊，惭愧惭愧