热导分析仪测量原理
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RQD 热导式气体分析仪研发中心骆寅超目录1、RQD热导分析仪概述2、热导测量原理及适用范围3、热导传感器介绍4、主机电路板讲解5、常见问题分析概述热导式气体分析器是一种重要的物理式分析仪器之一,用来分析气体混合物中个组份的体积百分含量。
它结构简单,性能稳定可靠,价格便宜,易于工程上的在线检测,是最早应用于工业现场的分析仪器,现在它广泛用于电站、化肥、空分、冶金等工程领域。
是气体分析仪中最常用的一种分析仪器。
RQD的测量原理热导气体分析器主要依据热量在传递过程中具有的热传导能力来对气体组分进行测量。
但由于气体的热导率很小,其变化量更小,所以很难用直接的方法测量出来。
工业上多采用简洁的方法,把气体热导率的变化转化为热敏元件电阻值的变化,来进行测量。
RQD 的测量对象基于热导的测量原理,RQD 对测量对象有如下要求:1、被测气体的热导率应与背景气的热导率相差较大。
2、背景气体应为单一组分气体,或者为多组分混合气体但各个组分的热导率相差不大。
λ=λ1·c 1+λ2·c 2+λ3·c 3....常见气体的热导率(0℃时):H 2:41.6空气:5.83N 2:5.81O 2:5.89CO 2:3.50Ar :3.98He :34.8CH4:7.21目前我厂RQD 所能测量的组分为:N 2中H 2、空气中H 2、Ar 中H 2、O 2中Ar 、N 2中Ar 、空气中CO 2可以看出,都是两种热导率相差较大的组分间的测量。
例1:已知在合成氨生产中,进入合成塔的原料气的组成及大致浓度范围如下:H2---70~74%N2---23~24%O2---0.5%CH4---0.8%CO,CO2---微量欲分析其中的H2浓度,判断可否使用热导式分析仪?1、计算背景气体的等效热导率:λ=λ1·c1+λ2·c2+λ3·c3....λ=5.81*0.958+5.89*0.021+7.21*0.033+...2、判断背景各种组分的热导率是否近似相等或十分接近例2:分析空气中的CO2含量。
tcd的工作原理
TCD(Thermal Conductivity Detector,热导率检测器)是一种常用的气相色谱检测器,它通过测量样品中的热传导性能来检测分析物。
TCD主要由焦亥桥电路、检测电阻、两个热电偶和加热元件组成。
TCD的工作原理基于气体的热导率与其组分的浓度成正比。
当气体进入TCD的检测室时,首先通过加热元件进行加热,并通过加热元件引起的温度差在气体中建立一个热传导梯度。
然后,气体中的分析物(主要是可燃和可氧化性气体)与检测电阻表面发生化学反应,改变检测电阻的电阻值,从而影响热传导梯度。
这些变化会导致热电偶间的电势差发生变化,进而被接收和放大。
TCD的检测电阻通常由两块金属片组成,金属片之间涂有一层含有催化剂的绝缘层。
当检测电阻表面发生化学反应时,会产生温度的变化,从而造成电阻值的改变。
这种变化会影响热传导梯度,因此可以通过测量热电偶电势差的变化来检测样品中的分析物。
TCD通常与气相色谱仪结合使用,通过分离混合物中的化合物,并将它们送入TCD进行检测。
TCD对可燃和可氧化性气体具有较好的选择性和灵敏度,因此广泛用于环境监测、工业过程控制和石油化工等领域。
热导检测器的原理热导检测器的原理及注意事项热导检测器(TCD)是利用被测组分和载气的热导系数不同而响应的浓度型检测器,有的亦称热丝检测器(HWD)或热导计、卡他计(kat herometer或Catherometer),它是知名的整体性能检测器,属物理常数检测方法。
热导检测器的原理及注意事项从以下几个方面给予阐述。
一、工作原理TCD由热导池及其检测电路组成。
图3-2-1下部为TCD与进样器及色谱柱的连接示意图,上部为惠斯顿电桥检测电路图。
载气流经参考池腔、进样器、色谱柱,从测量池腔排出。
R1、R2为固定电阻;R3、R4分别为测量臂和参考臂热丝。
当调节载气流速、桥电流及TCD温度至一定值后,TCD处于工作状态。
从电源E流出之电流I 在A 点分成二路i1、i2至 B 点汇合,而后回到电源。
这时,两个热丝均处于被加热状态,维持一定的丝温T f,池体处于一定的池温 T w。
一般要求T f与T w差应大于100℃以上,以保证热丝向池壁传导热量。
当只有载气通过测量臂和参考臂时,由于二臂气体组成相同,从热丝向池壁传导的热量相等,故热丝温度保持恒定;热丝的阻值是温度的函数,温度不变,阻值亦不变;这时电桥处于平衡状态:R1·R3=R2·R4, 或写成R1/R4=R2/R3。
M、N二点电位相等,电位差为零,无信号输出。
当从2进样,经柱分离,从柱后流出之组分进入测量臂时,由于这时的气体是载气和组分的混合物,其热导系数不同于纯载气,从热丝向池壁传导的热量也就不同,从而引起两臂热丝温度不同,进而使两臂热丝阻值不同,电桥平衡破坏。
M、N二点电位不等,即有电位差,输出信号。
二、热导池由热敏元件和池体组成1 热敏元件热敏元件是TCD的感应元件,其阻值随温度变化而改变,它们可以是热敏电阻或热丝。
(1)热敏电阻热敏电阻由锰、镍、钴等氧化物半导体制成直径约为 0.1~1.0mm的小珠,密封在玻壳内。
热敏电阻有三个优点:①热敏电阻阻值大(5~50kΩ),温度系数亦大,故灵敏度相当高。