何煥民

（四川宜賓普什集團3D 有限公司，四川宜賓 644000）

0 引言

安捷倫氣相色譜儀是一種能夠對混合物質進行成份分析檢測的儀器，他是利用氣體作為流動相的氣相色譜分析儀器。是把所要分析的樣品進行氣化，并由載氣帶入色譜柱，進而對混合物進行分檢，混合物中不同成分的物品會產生電離子，這些電離子的量和離開的時間都不同，氣相色譜儀就是根據這些電離子的量和通過的時間來分析物品的成分和含量的。氣相色譜儀中采用的檢測器分為：熱導檢測器，火焰離子化檢測器，氦離子化檢測器，超聲波檢測器，光離子化檢測器，電子捕獲檢測器，火焰光度檢測器，電化學檢測器，質譜檢測器等。

1 系統構成及工作原理

1.1 基本構造

氣相色譜儀的基本構造分兩部分：檢測分析單元和顯示單元。檢測分析單元主要包括氣源及控制計量裝置、進樣裝置、恒溫器以及色譜柱。顯示單元主要包括檢測器和自動數據處理記錄等。色譜柱（包括固定相）和檢測器是氣相色譜儀的核心部分。

1.2 氣路系統

氣路系統是一個載氣連續(xù)運行的密閉管路系統。整個氣路系統要求載氣要純凈、密閉性要好、流速測量要準確。

1.3 進樣系統

進樣系統就是把所要檢測的樣品送到色譜柱。

1.4 分離系統

分離系統的核心是色譜柱，他的作用是將多組分樣品分離為單一的成分。

1.5 FID 檢測器

氫火焰離子化檢測器（FID）是利用有機物在氫火焰的作用下化學電離而形成離子流，即測定離子流強度進行檢測。他的作用是把被色譜柱分離的樣品組分根據其特性以及含量轉化成電信號，再進行放大處理后，最終由計算機運算處理得到所需的數據和色譜圖。

1.6 數據處理系統

氣相色譜儀的信號記錄處理主要采用裝有操作軟件的數據處理工作站。利用計算機強大的運算能力可以很方便的得到檢測結果，并且還可以保存和打印色譜圖等需要的數據。

1.7 溫度控制系統

溫度控制系統是精準控制整個檢測部分所需溫度的。

1.8 工作原理

氣相色譜儀是把所要分析的樣品進行氣化，并由載氣帶入色譜柱，進而對混合物進行分檢，混合物中不同成分的物品會產生電離子，這些電離子的量和離開的時間都不同，氣相色譜儀就是根據這些離子的量和通過的時間來分析物品的成份和含量的。后續(xù)的計算機根據檢測器送來的不同的電信號用軟件進行分析計算，進而輸出色譜圖。

2 基線被干擾問題的分析

氣相色譜儀基線的波動、飄移、亂峰都是基線不穩(wěn)定?；€不穩(wěn)使得測量誤差增大，嚴重時儀器無法使用，對檢測工作影響很大?；€出問題首先要考慮近期的工作情況，有沒有更換過新的載氣瓶、儀器配件等。如果更換過新的載氣瓶就要考慮所換新的載氣的純度是否達到要求，所換配件是否符合要求等。檢查進樣墊是否老化，進樣口石英棉，分流管等，應當對這些部件進行清洗，必須保持清潔才能使儀器正常工作。

若是外部供電電壓不穩(wěn)定，也可能會有嚴重的干擾波動現象，但要考慮是突然出現的還是經常性的，還是偶爾出現一次的，要根據發(fā)生故障的實際情況判斷故障的發(fā)生是什么地方，需要有序進行，逐一查找，總會找到發(fā)生故障的準確位置。也可以用示波器檢查輸入的電壓波形有沒有干擾波存在，測交流電壓的穩(wěn)定性是否在允許范圍內，是供電電壓壓差變化太大造成的還是供電線路中本來就帶著干擾雜波造成的，一定要識別清楚。氣相色譜儀這類精密儀器的供電一般都應當在電源輸入的前級裝上精密穩(wěn)壓電源，保證供電的穩(wěn)定可靠，儀器設備才能正常的工作。曾經遇見過由于前級供電的精密穩(wěn)壓電源出故障，影響設備的正常工作，還遇見過由于前級穩(wěn)壓電源出故障直接把設備給燒壞了，是因為穩(wěn)壓電源故障后輸出了300 V 的電壓，220 V 供電的設備當然會被燒壞。所以確定設備供電的穩(wěn)定可靠是任何一種設備的首要問題。如果零線和地線接錯同樣會出現干擾甚至燒壞設備，這些現象都是在維修工作中經常遇到的現象。雖然設備已經安裝很久，也一直在使用，突然就出問題，總覺得是設備出了問題，不考慮是供電的問題，那就錯了，有可能供電部門的同志在工作中改動了原來供電的線路或者是你自己內部的前級供電穩(wěn)壓設備出問題。所以在維修設備前檢查設備前級供電到終端設備之間的供電是否正常是很有必要的，首先得保證交流供電可靠，再進行下一步的排查工作。除了有穩(wěn)定的交流電供給我們的終端設備外，設備上還有將交流電變換成不同電壓等級的直流電，功率因數校正電路等電路，設備上所用的不全是交流電，多數電路需要的是不同電壓等級的多路穩(wěn)定的直流電，例如：±24 VDC,±15 VDC,±12 VDC，5 VDC，3 VDC 等。根據設備中不同電路設計的需要來決定電壓等級，這些電源的穩(wěn)定是非常關鍵的問題，起著電路能否正常工作的重要作用。如果這些電路中的穩(wěn)壓元件出現問題或是電源中的濾波電容的容量不正常時電壓的穩(wěn)定性是不行的，我們常見的電容爆裂、漏液、容量減小、甚至完全沒有容量，這些問題只要存在，電網中的各種干擾信號將隨著市電電源一起帶入電路中，同時開關電源自身振蕩時產生的高頻脈沖也會進入電路中，嚴重的干擾各級電路正常工作，造成電路運算錯誤，甚至死機等。同時也要考慮這些元件在電路中是否有脫焊的存在，因為元件脫焊后不能正常參與電路中的工作，所以起不到他應有的作用，違背了電路設計初衷，電路就會出現各種各樣的故障現象。只要存在這些問題就要對電路板進行各種方法的維修來解決存在的問題，消除出現的故障，所以在設備出現問題時一定要有序逐級的進行排查，只有準確的找到故障部位才能修復，不能盲目的去隨處調整電位器大小，這樣不但找不到問題，反而還可能造成新的二次故障，增加設備的維修難度、維修成本，造成更大的損失。只要遵循先易后難，逐級排查的維修原則都是可以解決問題的。電子設備中都會有許多接插件，這些部位也是容易發(fā)生故障的，使用過程中的振動有時會造成松動、脫落，有的金屬插件的氧化也容易造成接觸不良的現象。設備中的板卡可以拔下來用橡皮擦擦除金手指上的氧化物后再試試，條件允許的可以換一塊好的板子試試，替換法是維修設備常用的方法之一，簡單，而且見效快，大大的縮短維修時間。

在氣相色譜儀中FID 檢測器積碳也會影響基線不穩(wěn)，因在長時間使用過程中，容易出現檢測器噴嘴和收集極積碳等問題，這時可用丙酮、甲苯、甲醇等有機溶劑進行清洗，基本可消除故障。如果通過以上方法還是不能排除基線干擾問題，就要考慮是電路部分的硬件有問題，最直接的方法是用正常的G1531-60010 FID 信號放大板更換，替換法簡單有效（這種方法要條件允許，有現成的備件才行）。更換后開機沒有了干擾，就說明是FID 信號放大板內部有故障，如果更換后還是有干擾那就是儀器其他原因造成的干擾。

3 檢修實例

FID 信號放大板故障實例：兩臺安捷倫6890N 氣相色譜儀出現相同的基線被干擾的故障現象基本一樣，如圖1 所示?？蛰d時均會出現不同的干擾峰，沒有規(guī)律性，這些干擾峰時有時無，時大時小，有一段很是正常的，另一段可能又是非常雜亂的干擾波，嚴重影響儀器的正常使用，無法對樣品進行檢測分析。雖然兩臺設備出現的問題基本一樣，都是基波被干擾，但是出現故障的部位完全不同，這是維修工作中經常遇到的問題，遇到這樣的問題要對實際電路進行仔細的研究分析后才能準確找到故障點，靠平常經驗只能解決一部分比較簡單的明顯的常見故障，復雜的疑難故障還是要對實際電路經過一翻分析研究才能得出有效的結果。

圖1 6890N 氣相色譜儀出現相同的基線被干擾的故障

圖2 是根據FID 信號放大板G1531-60010 的印制電路板繪制的電路原理圖。

圖2 FID 信號放大板G1531-60010 的電路原理

為了方便說明，把接收信號的兩個部位分別命名為A 接收器和B 接收器，首先，對照圖2 找到A 接收器，在A 接收器中信號的流向從A 點經電阻R01 和R02到晶體管Qa 再到電阻R04 經二極管D04再到電容C04 到互感器T 初級，耦合后由T 次級送到P1 端子接口的（1）腳和（2）腳上。在B 接收器中信號的流向分兩路：從圖2 中可以看出Ba 是加到了雙晶體管Q5 的⑥腳經過放大后從⑤腳輸出，經電阻R6 再到晶體管Q3 到P1 端子接口的（10）腳；Bb 是加到U2 集成運算放大器的③腳，進行運算放大后由⑥腳輸出，經過電阻R7 輸出，兩路信號混合后經電阻R6 再到晶體管Q3 到P1 端子接口的（10）腳。從圖2 中能看出端子接口P1 的（6）腳是負15 V 電源；（7）腳和（8）腳是正15 V 電源，為各個放大器和高速模擬開關供電；（9）腳是為U3⑥腳供電，為U1 的②和Q1的⑦供電；（5）腳經R1 給Q1①和U1 的⑥供電；（12）（13）（14）腳分別是三路控制信號，分別控制著U3 的（16）腳，Q4 的b,U3的⑧腳，起著工作中不同階段的邏輯控制；（10）腳和（16）腳分別接收信息，（1）腳和（2）腳接收T1 來的信息，（3）（4）（11）（15）腳接地。

根據自己繪制的電路圖逐級分析查找，對電路各元件進行靜態(tài)檢測時，發(fā)現電阻R7 開路，雙晶體管Q5 和集成電路U2 的參數均不正常，U2 集成電路AD549JH 是個靈敏度很高的飛安級的運算放大器，是ADI 公司生產的單芯片靜電計運算放大器，輸入偏置電流60 fA。在此氣相色譜設備中，氫氣燃燒后將進樣品（被檢測物）離子化，而后形成的很小的皮安甚至飛安級別的電流被檢測器送到AD549JH 的輸入端3 腳并進行放大，由6 腳輸出，經電阻R7 與雙晶體管Q5 的發(fā)射極相連，再經R6和Q3 到輸出端子P1 的10 腳。由于R7 的損壞導致B 接收器與Q5 和U2 組成的檢測放大環(huán)路斷開，導致干擾信號的串入改變了基線的狀態(tài)，更換同規(guī)格的元件后裝好設備開機，觀察0.5 h基線很穩(wěn)，試樣正常。

第二臺氣相色譜儀同樣是出現基線被干擾的問題，雖然兩臺設備出現同樣的問題，但是發(fā)生故障部位確不同，這是維修工作中經常遇到的問題，要經過對實際電路的仔細研究分析才能準確的找到故障點，靠經驗只能解決一部分比較簡單明顯的常見問題，復雜的疑難故障還是要經過一翻分析研究才能得出有效的結果，經過對電路的靜態(tài)檢測發(fā)現電阻R12 開路，U3 高速四路模擬開關DG271BDY 參數異常，根據圖2 分析發(fā)現，電阻R12 和U3損壞后，來自接口端子P1 的12、13、14 腳的控制信號失效，運算放大器U1、U4、U5、和Q1 的狀態(tài)均發(fā)生改變，所以U4 的7 腳輸出的信號就不正常，在基波上造成了干擾。更換同規(guī)格的元件后裝機沒進樣試驗正常，進樣出圖工作了2 h 正常。

4 結束語

氣相色譜儀是價格高昂的精密儀器，只有熟悉此設備的基本結構和性能，以及熟練掌握操作方法才能很好的應用和維護保養(yǎng)。簡要介紹安捷倫6890N 氣相色譜儀的工作原理和硬件維修實例，根據FID 信號放大板，G1531-60010 的印制電路板繪制的電路原理圖可以給維護人員提供參考。