基于微流热导的气体分析仪设计与研究.pdf

《基于微流热导的气体分析仪设计与研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2014年仪表技术与传感器2014第12期InstrumentTechniqueandSensorNo．12基于微流热导的气体分析仪设计与研究陈明奇，程明霄，刘虎，陆春宇，刘宏飞(1．南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京211816；2．南京分析仪器厂有限公司，江苏南京210039)摘要：根据不同组分气体的热导系数不同，设计了基于微流热导传感器的在线气体分析仪。介绍了分析仪的主要组成工作模块，并对仪器的工作状态进行了分析研究。实验室的在线测试表明，该仪器可用于氮中氢气的全量程检测，及氮中二氧化碳等气体的检测。该仪器具有体积小，系统误差低

2、，长期稳定工作的特点，为新产品的研发提供了基础。关键词：微流热导；温度控制；信号调理；全量程检测中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)12—0018—04DesignandResearchofGasAnalyzerBased0nMicro—flowThermalConductivityCHENMing—qi，CHENGMing—xiao，LIUHu，LUChun—yu，LIUHong-fei(1．CollegeofAutomationandElectricalEngineering，NanjingUniv

3、ersityofTechnology，Nanjing211816，China；2．NanjingAnalyticalInstrumentFactoryCo．，Ltd，Nanjing210039，China)Abstract：Asdifferentgaseshavediferentthermalconductivitycoeficients，thispaperdesignedthegasanalyzerbasedonmi—cro．flowthermalconductivity．Themainworkmodulesoftheanalyzerwer

4、eintroducedandtheworkingconditionsoftheanalyzerwereanalyzed．Theresultingmeasurementdatainthelaboratoryshowthattheanalyzercanbeusedforfull—scalemeasurementsofhydrogen，thecarbondioxideandothergases．Theanalyzersystemissmallinsize，highinaccuracyandabletoadapttolong—termwork，thu

5、sprovidingthebasisforthedevelopmentofnewproducts．Keywords：micro—flowthermalconductivity；temperaturecontrol；signalconditioning；full-scalemeasurements0引言(1)粗脱水处理。在使用过程中，检测气体中若含有水分，设计的气体分析仪以热导传感器为基础，检测样品气体的会腐蚀微流传感器的管道，影响使用寿命，存在安全隐患，故使组分含量。图1为仪器的组成示意框图。样品气体经过预处理用干燥剂进行气体脱水处理。后送入

6、微流传感器中，传感器变化的电压信号经调理电路送人(2)除杂质处理。待测气体中通常混有少量的杂质气体，单片机转换为数字信号并进行数据处理，同时单片机控制传感由于热导分析仪以热导系数为基准点，混入杂质气体的热导系器的外部温控电路，以确保传感器测量时温度恒定。最终将处数与检测气体的不同，影响测量结果的准确性，故采用脱氧剂、理好的数据通过界面进行显示，仪器配有键盘，实现人机对话，脱氯剂等配以催化剂，进行杂质气体的处理。改变操作参数，适应用户对不同组分和不同组分含量的分析检(3)细脱水和细除杂处理。再次使用脱水和除杂方法，确测要求。分析仪具有灵敏度高，

7、响应快，精度高，长期稳定的特保待测气体中不含有杂质气体和水分。性。由于分析仪体积小，便于携带，适于现场取样和工业在线检(4)样品流量的恒定与调节。在工业生产中，当送人在线测。分析仪的待测气体流量不恒定时，往往影响传感器的正常检测。因此在仪器上设计了样品气体的流量调节和稳定环节。同时在检测回路设计上采取措施，以减小分析流量微小变化对于检测精度的影响。2检测原理与传感器选择2．1检测原理由多种气体组成的混合气体，且彼此无化学反应，其热导图1分析仪器流程图系数约为各个组分热导系数的算术平均值，即A：A1C1+A2(12+⋯+AC1样品流路的设计式中

8、：A为混合气体的热导系数；A为各组分的热导系数，C为用于工业装置中的流程气体受运行环境影响，往往含有颗各组分的体积含量。粒，水份等杂质。必须经过预处理后才能送入微流