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熱導(dǎo)式氣體分析儀的測(cè)量原理

更新時(shí)間:2022-03-09   點(diǎn)擊次數(shù): 1416次

熱導(dǎo)式氣體分析儀是通過測(cè)量混合氣體熱導(dǎo)率的變化量來實(shí)現(xiàn)分析被測(cè)組分濃度的。由于氣體的熱導(dǎo)率很小,而它的變化量則更小,所以很難用直接的方法準(zhǔn)確地測(cè)量處理。工業(yè)上多采用間接的方法,即通過熱導(dǎo)檢測(cè)器(又稱熱導(dǎo)池),把混合氣體熱導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)化為熱敏元件電阻的變化,電阻值的變化時(shí)比較容易精確測(cè)量出來的。這樣,通過對(duì)熱敏元件電阻的測(cè)量便可得知混合氣體熱導(dǎo)率的變化量,進(jìn)而分析出被測(cè)組分的濃度。

把一根電阻率較大的而且溫度系數(shù)也較大的電阻絲,張緊懸吊在一個(gè)熱導(dǎo)性能良好的圓筒形金屬殼體的中心,在殼體的兩端有氣體的進(jìn)出口,圓筒內(nèi)充滿待測(cè)氣體,電阻絲上通以恒定的電流加熱。

由于電阻絲通過的電流是恒定的,電阻上單位時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量也是定值。當(dāng)待測(cè)樣品氣體以緩慢的速度通過池室時(shí),電阻絲上的熱量將會(huì)由氣體以熱傳導(dǎo)的方式傳給池壁。當(dāng)氣體的傳導(dǎo)率與電流在電阻絲上的發(fā)熱率相等時(shí)(這種狀態(tài)稱為熱平衡),電阻絲的溫度就會(huì)穩(wěn)定在某一個(gè)數(shù)值上,這個(gè)平衡的溫度決定了電阻絲的阻值。如果混合氣體中待測(cè)組分的濃度發(fā)生變化,混合氣體的熱導(dǎo)率也隨之變化,氣體的導(dǎo)熱速率和電阻絲的平衡溫度也將隨之變化,最終導(dǎo)致電阻絲的阻值產(chǎn)生相應(yīng)變化,從而實(shí)現(xiàn)了氣體導(dǎo)熱率與電阻絲阻值直接變化量的轉(zhuǎn)換。設(shè)想熱導(dǎo)池的池壁溫度恒定不變,如果氣體的導(dǎo)熱率越大,其傳熱速率也就越快,達(dá)到熱平衡時(shí)電阻絲的溫度就越低,如果電阻絲具有正的電阻溫度系數(shù),那么他的阻值就越小,反之亦然。


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