淺析熱導(dǎo)式氣體分析儀中熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)及分類

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

一個(gè)理想的熱導(dǎo)池，在結(jié)構(gòu)形式上要保證對(duì)氣體除熱傳導(dǎo)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(dòng)態(tài)特性。

目前國內(nèi)外生產(chǎn)的熱導(dǎo)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(duì)流式、擴(kuò)散式和對(duì)流擴(kuò)散式四種，它們有其各自的特點(diǎn)，適用于不同的場(chǎng)合。

• 直通式   

測(cè)量氣室與主氣路并列，形成氣體分流流過測(cè)量氣室，主氣路與分流氣路都設(shè)有恒節(jié)流孔，以保證進(jìn)入測(cè)量氣室的氣體流量很小。待測(cè)混合氣體從主氣路下部進(jìn)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(jìn)入測(cè)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(diǎn)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(yīng)速度快，滯后時(shí)間短，動(dòng)態(tài)特性好。其缺點(diǎn)是，樣氣壓力、流速有較大變化時(shí)，會(huì)影響測(cè)量精度。適用對(duì)象是密度較大的氣體組分，如CO2、SO2等。

• 對(duì)流式

測(cè)量氣室與主氣路下端并聯(lián)接通，待測(cè)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(jìn)入測(cè)量氣室（循環(huán)管），待測(cè)氣體在測(cè)量氣室受電阻絲加熱后造成熱對(duì)流，由于熱對(duì)流的推力作用，使待測(cè)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(diǎn)是，樣氣壓力、流速變化對(duì)測(cè)量精度的影響不大，所以對(duì)樣氣壓力、流速的控制要求不那么嚴(yán)格。其缺點(diǎn)是，反應(yīng)速度慢，滯后大，動(dòng)態(tài)特性差，故應(yīng)用較少。

• 擴(kuò)散式

在主氣路上部設(shè)置測(cè)量氣室，流經(jīng)主氣路的待測(cè)氣體通過擴(kuò)散作用進(jìn)入測(cè)量氣室，然后測(cè)量氣室中的氣體與主氣路中的氣體進(jìn)行熱交換后再經(jīng)主氣路排出。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)用來測(cè)量質(zhì)量較小，擴(kuò)散系數(shù)較大的氣體時(shí)，滯后時(shí)間較短，受樣氣壓力、流速波動(dòng)的影響也較小。其缺點(diǎn)是，對(duì)擴(kuò)散系數(shù)較小的氣體如CO2，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的滯后。適用于分析擴(kuò)散能力強(qiáng)的氣體。如H2。

• 對(duì)流擴(kuò)散

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