基于热导传感器的高精密测氮仪设计.pdf

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1、2015年第34卷第l期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)113DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)01--0113-03基于热导传感器的高精密测氮仪设计韩雪’(1．武汉理工大学自动化学院，湖北武汉430070；2．湖南铁路科技职业技术学院，湖南株洲412001)摘要：介绍一种基于热导传感器的高精密测氮仪的研究与设计。对测氮仪中的核心部件热导传感器进行了理论分析与设计，并在此基础上，采用CPLDATF1508AS的架构平台，对控制系统进行了硬件设计和软件设计，通过对热导传感器的检测和整机的

2、实验，该测氮仪具有测量速度快、测量精度高、信噪比高等优点，准确度和精密度均远高于国家标准。关键词：热导传感器；铼钨丝；测氮仪；检出限中图分类号：TP334．3文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)01-0113-03DesignofhighprecisionnitrogenmeasurementinstrumentbasedonthermalconductivitysensorHANXue，(1．CoHegeofAutomation，WuhanUniversity0fTechnology，Wuhan430070，China；2．HunchVocatio

3、nalCollegeofRailwayTechnology，Zhuzhou412001，China)Abstract：Introduceresearchanddesignofahishprecisionnitrogenmeasurementinstrumentbasedonthermalconductivitysensor．Theoreticalanalysisanddesignarecarriedoutoncorecomponents，thermalconductivitysensorinnitrogenmeasurementinstrument，andonthis

4、basis，usearchitectureplatformofCPLDATF1508AS，hardwaredesignandsoftwaredesignofcontrolsystemarecarriedout．Basedonthermalconductivitysensordetectionandthetest，thenitrogenmeasurementinstrumenthasadvantagesoffastmeasurementspeed，highprecision，highsignaltonoiseratio，accuracyandprecisionarefa

5、rhigherthanthenationalstandard．Keywords：thermalconductivitysensor；rheniumtungsten；nitrogen0引言置于恒温室中，恒温室采用智能PID算法，将温度稳定在热导式传感器属于物理性气体传感器，主要用于检测(48±0．1)℃的范围里，最大限度地降低温漂的影响；检测混合气体中氢气、氮气、氩气以及二氧化硫等气体的体积分气室创新性地采用平面六通阀和定量阀，确保每次检测的数。传统的热导池检测器存在检测灵敏度低、零点漂移大、气体体积一致性高，测量精度高。环境温度补偿困难等问题J。为了检测空间场中氮气的

6、系统的整体设计框图如图1所示。含量或者检测待测物中氮元素的含量，本文设计了一种高气{{专精密测氮仪。气体采集采用平面六通阀和定量阀，使得气一．芏l垫堡些!!堕鎏塑l体在检测过程中，体积的一致性很好，通过对热导池的恒温1调理蕊电路I—L二—_j控温处理和微弱信息的调整，最大限度地降低零点漂移，提—_1高了热导池探测器的灵敏度。[]。_—=!些尘：生l1系统原理与总体设计匝互系统主要由热导池、恒流源、信号放大与调理电路、A／图1系统整体框图D转换电路、NCU控制数据处理中心以及显示电路等构Fig1Overallblockdiagramofsystem成。恒流源确保热导池的

7、电源稳定；信号放大与调理电路2系统的气路设计主要解决信号的有效放大和去噪J。此外，整个热导池本设计中创新性地采用平面六通阀和定量阀设计气收稿日期：2014-05-20第1期韩雪：基于热导传感器的高精密测氮仪设计1l5采用迂回形式，使得整个系统中的温度更加均匀。根据整A／D转换、AD值与体积分数值的转换、数据输出显示等。个系统的设计需要，将温度控制在(48±0．1)℃的范围里，其流程图如图1O所示。最大限度地降低温度漂移的影响，通过上位机软件检测温度的变化并显示。TITEMP一一1f0J-fGNDVDDw萼SCLSnAt3NDAI751l10图7温度采