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熱導(dǎo)檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)、原理與應(yīng)用


實(shí)驗(yàn)室k / 2019-07-31

       熱導(dǎo)檢測(cè)器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度適中，穩(wěn)定性好，線性范圍寬，適用于無機(jī)氣體和有機(jī)物的檢測(cè)，是目前應(yīng)用最廣泛的一種檢測(cè)器。

       熱導(dǎo)檢測(cè)器原理是基于不同組分具有不同的熱導(dǎo)系數(shù)，載氣也具有它自己的熱導(dǎo)系數(shù)。當(dāng)通過熱導(dǎo)池載氣組成恒定不變時(shí)，則熱導(dǎo)池中的熱敏元件的阻值也恒定不變，無信號(hào)輸出；若通過熱導(dǎo)池載氣組成發(fā)生變化，也即有組分被洗脫出柱時(shí)，載氣熱導(dǎo)系數(shù)發(fā)生變化，熱敏元件阻值也隨之改變，即有信號(hào)輸出，由記錄信號(hào)的大小可測(cè)知組分的含量。熱導(dǎo)池的組成見圖15-6。

       熱敏元件的阻值變化，通常用惠斯登電橋的原理進(jìn)行測(cè)量。電橋線路見圖15-7，為四臂熱導(dǎo)池的電橋。處于相對(duì)的兩個(gè)電阻R1與R4，R2與R3分別代表熱導(dǎo)池的測(cè)量池和參考池，氣流按虛線所示方向連接。如為兩臂熱導(dǎo)池，則R3與R4為兩固定電阻，一般，其阻值和R1、R2相等。

       在熱導(dǎo)檢測(cè)中要注意電橋的工作電流，雖然熱絲熱導(dǎo)池的Sg值和流經(jīng)熱敏元件熱絲的電流是三次方關(guān)系，靈敏度隨電流迅速增長，因此增加電流有利于提高靈敏度，但若電流控制不穩(wěn)，勢(shì)必嚴(yán)重影響基線和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。一般要使熱導(dǎo)池精度達(dá)到1％，僅橋電壓的穩(wěn)定性就要保持在0.1％左右。實(shí)際工作中，熱絲熱導(dǎo)池電流大致在150～500mA。因?yàn)檫^大的電流不僅引起噪聲過大而降低靈敏度，并且也容易使很細(xì)的熱敏元件熱絲燒壞。
       熱敏元件的選擇，除要提高檢測(cè)器的靈敏度外，要求熱敏元件阻值大，溫度系數(shù)大，熱絲細(xì)而短，若熱敏元件為顆粒則應(yīng)小。常用的熱敏元件有鉑絲、鎳絲、鎢絲、錸鎢絲、鉑銥絲和半導(dǎo)體熱敏電阻等。熱絲與熱敏電阻相比各有優(yōu)缺點(diǎn)，前者有阻值穩(wěn)定，應(yīng)答快，加工容易，成對(duì)性好等優(yōu)點(diǎn)；后者具有阻值大，溫度系數(shù)大，體積小等特點(diǎn)，而且外面包了一層玻璃，具有一定的耐腐蝕性。
       用于熱導(dǎo)檢測(cè)的載氣有氫、氮、氮等，雖然氮?dú)庥袩釋?dǎo)系數(shù)差別小、靈敏度低、熱導(dǎo)池中的對(duì)流作用大，使高流速中出現(xiàn)不正常峰(W峰和倒峰)等缺點(diǎn)，但它還是一種廣泛使用的載氣。氫氣和氦氣雖然有較多的優(yōu)點(diǎn)，但前者因易爆，危險(xiǎn)性大，后者因價(jià)高不易得，而用得較少。氬也是常用的載氣，且在某些放射性離子化檢測(cè)器中它是不可缺少的。下面列出某些氣體的熱導(dǎo)系數(shù)和分子量。

 氫 氦 氖 氬 氮
熱導(dǎo)系數(shù) 39.7 33.6 10.87 3.90 5.66
分子量 2 4 20 40 28

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