[發明專利]一種用于熱導式氣體檢測的恒溫絕熱系統

有效

• 申請號: 200910180219.3
• 申請日: 2009-10-09
• 公開（公告）號: CN101655472A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 丁五行;李群;李寶明
• 申請（專利權）人: 丁五行
• 主分類號: G01N27/18
• 分類號: G01N27/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種提高熱導式氣體檢測精度的環境溫度補償系統，具體涉及 一種用于熱導式氣體檢測的恒溫絕熱系統。

背景技術

熱導傳感器是最早被應用于氣體檢測領域的傳感器之一。它的工作原理是 基于不同氣體具有不同的導熱系數，而氣體濃度的變化會引起混合氣體導熱系 數的改變。熱導傳感器的熱導具有電阻隨溫度變化的特性，當有電流通過熱導 傳感器的熱導時，熱導被加熱，由于待測氣體的熱傳導作用使熱導的一部分熱 量被待測氣體帶走，熱導的溫度下降。在這個動態的過程中，熱導的電阻值和 熱導內部的電流發生變化，傳感器便有信號輸出。此時輸出的電信號與待測氣 體的濃度成一定的比例關系，這是熱導傳感器進行氣體濃度測量的基本原理。

中國專利ZL200620098453.3提供一種熱導式氣體檢測器，由熱導傳感器和 熱導池組成，熱導池設有主氣路通道和檢測室，主氣路通道與檢測室之間設有 過濾片，熱導傳感器放置于熱導池的檢測室中。主氣路中的測量氣體通過擴散 的方式經過濾片進入檢測室，與熱導傳感器充分接觸，達到測量的要求。

熱導傳感器具有檢測范圍大：最高測量濃度可達100％；工作穩定性好：有 較高的可靠性和使用壽命；可以檢測幾乎所有氣體：既可以檢測可燃性氣體， 也可以檢測惰性氣體；裝置結構簡單、維護方便等優良特性。這些優良特性是 許多其它類型的氣體傳感器所不具備的。但是，熱導傳感器在氣體檢測實地使 用中由于受環境溫度多變、被測氣體溫度不穩定，以及熱導本身溫度變化等因 素的影響，存在檢測精度差、靈敏度低、溫度漂移大等缺陷，限制了其在眾多 領域中的廣泛應用。

目前氣體檢測技術主要集中在低濃度和極低濃度氣體的檢測，而中、高濃 度氣體檢測成熟技術的研究在煤炭、化工、環境、軍事和科學研究等眾多領域 都具有迫切性。如何充分發揮熱導傳感器的優良特性，解決實際應用中存在的 諸多問題，便成為深入分析和研究的目標之一。

文獻1(黃為勇等，2006，傳感技術學報，Vol.19，No.4，973-975)為了克 服傳統熱導傳感器氣體檢測方法中傳感器溫度隨被測氣體濃度、溫度變化所導 致的檢測誤差大、溫度漂移大等諸多缺陷，提出了一種使傳感器熱導本身保持 在恒溫狀態的氣體濃度檢測新方法，此方法通過調整電橋的平衡使熱導中電流 保持恒定，電流補償的數值反映出氣體導熱系數的大小，此方法提高了系統的 檢測性能。

但是環境溫度的變化直接影響檢測裝置的散熱條件，改變了待測氣體的溫 度。根據傳熱學理論可知：氣體導熱系數不是固定不變的，它是溫度的函數， 隨溫度的升高而上升；根據變化的導熱系數測定的氣體濃度顯然是不正確的。 而上述文獻中并未對環境溫度變化影響致使熱導傳感器檢測精度差、靈敏度低、 溫度漂移大等缺陷提出有效的解決方法。

發明內容

有鑒于此，為了克服現有技術中熱導傳感器受環境溫度變化影響大，致使 熱導傳感器檢測精度差、靈敏度低、溫度漂移大等缺陷，本發明提供一種可消 除環境溫度變化干擾的恒溫絕熱系統，實現對被測氣體濃度的精確分析和高靈 敏度檢測。

本發明提供的一種用于熱導式氣體檢測的恒溫絕熱系統，包括熱導傳感器 恒溫單元，所述熱導傳感器恒溫單元由導氣腔室、固定于導氣腔室中的熱導傳 感器和導氣腔室加熱控溫系統組成。

本發明通過設置熱導傳感器恒溫單元，對內設熱導傳感器的導氣腔室(熱導 池)進行加熱控溫，使導氣腔室中待測氣體溫度略高于環境溫度并保持恒定， 在待測氣體與導氣腔室中熱導傳感器充分接觸檢測時，克服了環境溫度變化引 發導氣腔室內氣體溫度波動從而引起的測量溫度漂移，提高了熱導式氣體檢測 的精度和靈敏度。

進一步，所述熱導傳感器恒溫單元中導氣腔室為金屬材料，可調節兩端電 壓的電阻絲緊密纏繞其上進行加熱，通過導氣腔室中的溫度傳感器實時監測腔 室中溫度，導氣腔室外圍用保溫絕熱材料整體包裹形成絕熱層。

進一步，所述恒溫絕熱系統由熱導傳感器恒溫單元和導氣管恒溫單元組成， 所述熱導傳感器恒溫單元由導氣腔室、固定于導氣腔室中的熱導傳感器和導氣 腔室加熱控溫系統組成，所述導氣管恒溫單元由導氣管和導氣管加熱控溫系統 組成，所述導氣管一端通入導氣腔室中。