熱導(dǎo)式氣體分析儀的測(cè)量原理

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。