淺析熱導式氣體分析儀中熱導池的結(jié)構(gòu)及分類

熱導池是熱導式氣體分析儀的核心部件，根據(jù)測量原理可知，熱導池的性能直接決定分析儀表的精度。對熱導池結(jié)構(gòu)尺寸有具體要求外，熱導池的結(jié)構(gòu)形式對轉(zhuǎn)換精度的影響也很大，對儀表動態(tài)特性的影響更為突出。

一個理想的熱導池，在結(jié)構(gòu)形式上要保證對氣體除熱傳導以外的種種散熱途徑都有有效的抑制和穩(wěn)定作用，電阻絲的平衡溫度受外界影響要小，并有良好的動態(tài)特性。

目前國內(nèi)外生產(chǎn)的熱導池，就其結(jié)構(gòu)形式而言，歸納起來不外乎有四種，分別是直通式、對流式、擴散式和對流擴散式四種，它們有其各自的特點，適用于不同的場合。

• 直通式   

測量氣室與主氣路并列，形成氣體分流流過測量氣室，主氣路與分流氣路都設(shè)有恒節(jié)流孔，以保證進入測量氣室的氣體流量很小。待測混合氣體從主氣路下部進入，其中大部分氣體從主氣路排出，小部分混合氣體經(jīng)節(jié)流孔進入測量氣室，最后從主氣路的節(jié)流孔排出。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是，在一定程度上允許樣氣以較大的流速流過主管道，是管道內(nèi)的樣氣有較快的置換速度，所以，反應速度快，滯后時間短，動態(tài)特性好。其缺點是，樣氣壓力、流速有較大變化時，會影響測量精度。適用對象是密度較大的氣體組分，如CO2、SO2等。

• 對流式

測量氣室與主氣路下端并聯(lián)接通，待測氣體由主氣路下端引入，其中大部分氣體從主氣路排出，小部分氣體分流進入測量氣室（循環(huán)管），待測氣體在測量氣室受電阻絲加熱后造成熱對流，由于熱對流的推力作用，使待測氣體沿圖示箭頭方向經(jīng)循環(huán)管，再由下部回到主氣路，經(jīng)主氣路排出。這種結(jié)構(gòu)的有點是，樣氣壓力、流速變化對測量精度的影響不大，所以對樣氣壓力、流速的控制要求不那么嚴格。其缺點是，反應速度慢，滯后大，動態(tài)特性差，故應用較少。

• 擴散式

在主氣路上部設(shè)置測量氣室，流經(jīng)主氣路的待測氣體通過擴散作用進入測量氣室，然后測量氣室中的氣體與主氣路中的氣體進行熱交換后再經(jīng)主氣路排出。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是，當用來測量質(zhì)量較小，擴散系數(shù)較大的氣體時，滯后時間較短，受樣氣壓力、流速波動的影響也較小。其缺點是，對擴散系數(shù)較小的氣體如CO2，會產(chǎn)生嚴重的滯后。適用于分析擴散能力強的氣體。如H2。

• 對流擴散

在擴散的基礎(chǔ)上增加一路支氣管，形成分流，以減少滯后。待測氣體先擴散進入測量氣室，然后由支氣管排出，從而避免了進入測量氣室的氣體發(fā)生倒流，同時又保證了測量氣室中的氣體有一定的流速，防止出現(xiàn)待測氣體在測量室中囤積的現(xiàn)象。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是，對樣氣的壓力、流速不敏感，滯后時間較擴散式短，動態(tài)特性好。適用于所有可以用熱導式氣體分析儀來分析的氣體，多數(shù)熱導式氣體分析儀都采用這種結(jié)構(gòu)的熱導池。