热导式气体分析仪
气体分析仪分类原理
气体分析仪分类原理1.热导法热导法是通过测量气体导热性质来分析气体成分。
该方法利用气体的导热系数与成分之间的关系进行测量。
常见的热导法气体分析仪有热导率仪和热检波器。
热导率仪通过测量气体热导率的变化来确定气体成分的含量。
热检波器则是利用气体通过感热元件时产生的电压变化来分析气体成分。
2.光谱分析光谱分析是利用物质对光的吸收、散射、发射等特性来分析气体成分的方法。
常见的光谱分析方法包括紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱和拉曼散射光谱。
紫外可见吸收光谱通过测量气体对紫外可见光的吸收来判断气体成分。
红外吸收光谱是利用气体对红外光的吸收特性来分析气体成分。
拉曼散射光谱则是通过测量气体散射出的特定频率的光来分析气体成分。
3.色谱分析色谱分析是一种通过气体在固体或液体的吸附和解吸作用下在色谱柱中分离和分析的方法。
常见的色谱分析技术包括气相色谱和液相色谱。
气相色谱是利用气体在其中一种固体填充剂上吸附和解吸的特性来分离和分析气体成分。
液相色谱则是通过气体在液体流动相中溶解、扩散和沉淀的特性来分离和分析气体成分。
4.电化学法电化学法是利用气体在电极上与电子或离子发生氧化还原反应而进行分析的方法。
常见的电化学法气体分析仪有电化学气体传感器和燃气检测仪。
电化学气体传感器通过测量气体与电极发生的氧化还原反应产生的电流或电压变化来分析气体成分。
燃气检测仪则是利用气体与电极上催化剂发生氧化还原反应来检测气体浓度。
以上是常见的气体分析仪分类原理，不同的原理和方法适用于不同的气体和应用领域。
随着科技的发展，气体分析仪的原理和技术也在不断更新和改进，以提高分析的精度和灵敏度。
西门子 热导气体分析仪 说明书
■ 应用
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纯气体监测 （Ar 中 0~1% 的 H2） 保护气监测 （N2 中 0~2% 的 He） 氢气监测 （Ar 中 0~25% 的 H2） 合成气体检测 （N2 中 0~25% 的 H2） 气体生产 - N2 中 0~2% 的 He - O2 中 0~10% 的 Ar 化工应用： - NH3 中 0~2% H2 - N2 中 50~70% H2 木材气化 （CO/CO2/CH4 中 0~30% H2） 高炉气体 （CO/CO2/CH4/N2 中 0~5% H2） 酸性转炉气 （CO/CO2 中含有 0~20% H2） 氢气制冷发电机的监测设备： - 空气中 0~100% CO2/Ar - CO2/Ar 中 0~100% H2 - 空气中 80~100% H2 有可用于潜在爆炸危险区域中 （1 区和 2 区）分析可燃和不可 燃气体水蒸汽的防爆机型
CALOMAT 6
概述 General
■ 介绍
CALOMAT 6 型热导率气体分析仪主要用于二元气体或准二元气 体混合物中氢气或氦气的定量分析。 如果其它气体的热导率同体系中残余气体 （如 Ar， CO2， CH4， NH3）的热导率差别显著的话，CALOMAT 6 型热导气体分析仪也 可用于测定样品中这些气体的浓度。
干扰气体的影响
了解样气组成对确定残余气体中存在的干扰气体对测量的影响是 非常必要的。 下表给出了 10% 残余气体 （干扰气体）对测量零点的影响 （以 % H2 计）
部件 Ar 图 5 CALOMAT 6，工作原理图 CH4 C2H6 （非线性响应） C3H8 CO CO2 He NH3 （非线性响应） O2 SF6 SO2 Air （干） 零点校正 -1.28% +1.59% -0.06% -0.80% -0.11% -1.07% +6.51% +0.71% -0.18% -2.47% -1.34% +0.25%
热导式分析仪原理及典型故障处理分析
气体 分析仪 ， 用 于 分 析气 体 混合 物 中的某 个 组 分
的含量 。由于其结 构简 单 、 工 作稳定 、 体积 小 等优 点， 在 生产 中得 以广泛应 用 ， 主要用 于分析 混合 气 体 中的 Ｈ： 、 Ｃ Ｏ ： 、 Ｓ Ｏ ： 、 Ａ ｒ 、 Ｎ Ｈ ， 等气 体 的含量 ， 应用
气 导热性 能产 生 不 同程 度 的影 响 ， 造 成 分 析结 果
导热 系数相 差甚 大 的二 元混合 物 中某一组 分 。如 果 测量 多种气 体 混 合 物 中某 一 组 分 时 ， 则 希 望 其
的误差 增大 。热 导式分 析仪 的测量误 差 由基本 误
差 和附加误 差两 部分组 成 。基 本误 差是 由其测 量 原理、 结 构特点 、 各环 节的信 号转换 精度及 显 示仪 表精 度等 条件 决定 的 ， 即分 析 仪在 规 定条 件 下 工 作 时产生 的误差 ； 附加误 差是 由于 对仪器 的调 整 、 使用 不 当或外界 条件变 化带来 的误 差 。能够 引起
仪器 ， 即使 在设 计 制造 中采 取 了种 种 措施 又规 定
了使 用条 件 ， 在 一 定 程度 上 抑 制 或削 弱 了某 些 干
扰 因素 的影 响 ， 但 其基 本误差 都在 ± ２ ％左 右 。究
般情 况下 ， 热 导式 气 体 分 析仪 最 适 宜 分 析
其原 因 ， 主要是 由于 背景 气 复 杂 多元 的组 分 对 样
而 Ｒ ２ 、 １ ｔ ４作 为测量 臂流 过样 品气 ， 通 常 情况 下 为
保证 测量 灵敏 及 精 度 ， 热导 池 较 多 采用 对 流 扩 散
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ ． １ ０ ４ ） ４
热导检测器(TCD)原理及操作注意事项
【资料】－热导检测器（TCD）原理及操作注意事项热导检测器热导检测器（TCD）是利用被测组分和载气的热导系数不同而响应的浓度型检测器，有的亦称热丝检测器（HWD）或热导计、卡他计（katherometer或Catherometer），它是知名的整体性能检测器，属物理常数检测方法。
一、工作原理TCD由热导池及其检测电路组成。
图3-2-1下部为TCD与进样器及色谱柱的连接示意图，上部为惠斯顿电桥检测电路图。
载气流经参考池腔、进样器、色谱柱，从测量池腔排出。
R1、R2为固定电阻；R3、R4分别为测量臂和参考臂热丝。
当调节载气流速、桥电流及TCD温度至一定值后，TCD处于工作状态。
从电源E 流出之电流I 在A 点分成二路i1、i2 至B 点汇合，而后回到电源。
这时，两个热丝均处于被加热状态，维持一定的丝温Tf，池体处于一定的池温Tw。
一般要求Tf与Tw差应大于100℃以上，以保证热丝向池壁传导热量。
当只有载气通过测量臂和参考臂时，由于二臂气体组成相同，从热丝向池壁传导的热量相等，故热丝温度保持恒定；热丝的阻值是温度的函数，温度不变，阻值亦不变；这时电桥处于平衡状态：R1•R3＝R2•R4, 或写成R1/R4＝R2/R3。
M、N二点电位相等，电位差为零，无信号输出。
当从2进样，经柱分离，从柱后流出之组分进入测量臂时，由于这时的气体是载气和组分的混合物，其热导系数不同于纯载气，从热丝向池壁传导的热量也就不同，从而引起两臂热丝温度不同，进而使两臂热丝阻值不同，电桥平衡破坏。
M、N二点电位不等，即有电位差，输出信号。
二、热导池由热敏元件和池体组成1 热敏元件热敏元件是TCD的感应元件，其阻值随温度变化而改变，它们可以是热敏电阻或热丝。
（1）热敏电阻．．．．热敏电阻由锰、镍、钴等氧化物半导体制成直径约为0.1～1.0mm 的小珠，密封在玻壳内。
热敏电阻有三个优点．．：①热敏电阻阻值大（5～50kΩ），温度系数亦大，故灵敏度相当高。
热导原理氢气分析仪
热导原理氢气分析仪
一、氢气分析仪概述
氢气分析仪本仪表利用待分析组分和背景组分导热系数的差异，且混合气体导热系数随待分析组分变化而变化这一特性进行工作，由热导式气体传感器与智能信号转换器构成的在线分析仪表具有测量范围宽、稳定性好、响应时间短的特点，用于非防爆场合氢含量的自动分析。
该仪表适用于化肥厂生产流程、发电机冷却机组、裂解制气等行业的氢含量在线分析。
5、样气温度：0～45℃
6、工作环境温度：-5℃～45℃
7、样气流量：300ml/min
8、线性输出：4—20 m A（最大负载750Ω）
9、校准周期：12个月
10、功耗：≤20W
11、外壳保护：金属外壳喷漆
12、电源电压：220VAC±10%
13、外形尺寸：144×144×300(宽×高×深)
14、开孔尺寸：138×138（宽×高）
15、4-20MA输出档位选择：Ⅰ：0～5%、Ⅱ：0～10%、Ⅲ：0～30%、Ⅳ：30～80%、Ⅴ：0～100%H2
四、产品特点
1、测量数据自动储存，具有无纸记录仪功能
2、大屏幕液晶点阵显示，中文菜单式功能选择
3、带有新型微处理器的信号变送器，操作十分方便
4、测量浓度上下限报警任意设定
5、通讯4-20MA输出
6、在线分析，实时监控。
气体分析仪不同原理优缺点
一、质谱仪基本原理质谱计，是分离和检测不同同位素的仪器。
它根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。
具体工作过程为：质谱仪以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。
离子源是使试样分子在高真空条件下离子化的装置。
电离后的分子因接受了过多的能量会进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。
它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质量分析器。
质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子，按荷质比q/m（q为电荷，m为质量）大小分离的装置。
分离后的离子依次进入离子检测器，采集放大离子信号，经计算机处理，绘制成质谱图。
优点：测量气体种类多，测试速度快，灵敏度高，结果精确，稳定性和重复性也较高。
缺点：是价格偏高，仪器机构复杂，需要专业人员维护；要求环境高。
二、气相色谱仪的基本原理检测混合物由载气（载气特性为惰性气体，不应与样品和溶剂反应。
一般可选用且常用的载气有氢气，氮气，氦气。
氦气有最好的分离柱效果，氦气用于热导式测量组件，氢气用于当氦气不能使用的场合，另一为氦气和氢气的混合气可得到较快的响应）带入，检测混合物通过色谱柱（通常为填充柱和毛细管柱）与色谱柱内固定相（我们把色谱柱内不移动，起分离作用的填料称为固定相）相互作用，这种相互作用大小的差异使各混合物各组分按先后次序从流出，并且依次导入检测器，从而得到各组分的检测信号。
按照导入检测器的先后次序，经过对比，可以区别出是什么组分，根据峰高度或峰面积可以计算出各组分含量。
主要特点气相色谱仪因为检测器的不同而具有不同的优缺点。
2.1氢火焰检测器气相色谱仪氢火焰检测器(FID, flame ionization detector)是利用氢火焰作电离源，使被测物质电离，产生微电流的检测器。
它是破坏性的、典型的质量型检测器。
优点：对几乎所有的有机物均有响应，特别是对烃类化合物灵敏度高，而且响应值与碳原子数成正比；对H2O、CO2和CS2等无机物不敏感；对气体流速、压力和温度变化不敏感。
热导式氢气分析仪的原理如何？
热导式氢气分析仪的原理如何？
热导式氢气分析仪器是一种结构简单、性能稳定、价廉、技术上较为成熟的仪器。
可用在气体浓度的在线测量上，被广泛地用于石油化工生产中;
但是热导式分析仪器对气体的压力波动、流量波动十分敏感，介质中水汽、颗粒等杂质对测量影响较大;
如何合理设计采样预处理系统是用好热导式分析仪器的关键。
测量元法的选择
热导式分析仪器的工作原理是利用各种气体不同的热导系数，即具有不同的热传导速率来进行测量的。
当被测气体以恒定的流速流入分析仪器时，热导池内的铂热电阻丝的阻值会因被测气体的浓度变化而变化;
运用惠斯顿电桥将阻值信号转换成电信号，通过电路处理将信号放大、温度补偿、线性化，使其成为测量值。
氢气浓度的测量一般采用热导式气体分析仪器、气相色谱分析仪器等;
由于氢气的热导系数较高，一般测量氢气浓度的分析仪器都采用热导原理。
混合氢中各组成分浓度及热导系数λ0×10-5cal/(cm.s.℃)。
采样预处理系统一般要考虑如下环节：
a.对样气降压、稳压措施。
b.对样气的除尘、分液、除湿。
c.系统的流量调节。
d.减少测量纯滞后的样气旁路措施。
e.校验回路的设置。
热导式气体分析器测量线路原理图
对于彼此之间无相互作用的多组分气体， 其导热系数可近似地认为是各组分导i C i
i 1
n
λ---混合气体的导热系数； λi---混合气体中第i组分的导热系数； Ci---混合气体中第i组分的体积分数。
设待测组分为i=1，并且 λ2≈λ3≈λ4≈…≈λn 由于 C1+C2+C3+…+Cn=1
热导式气体分析器
• 热导式气体分析仪是使用最早的一种物理式气体 分析仪，它是利用不同气体导热特性不同的原理 进行分析的。常用于分析混合气体中的H2 、 CO2、 SO2 等组分的百分含量。
1 基本知识 2 热导式气体分析器的测量原理 3 RD-004型热导式H2分析器
1 基本知识
在热传导过程中，不同物体的热传导率 不同。热力学中，用导热系数的大小来表 示这一性质，导热系数大的物质传热快。
t 0 (1 t )
λt---t℃时气体的导热系数； λ0---0℃时气体的导热系数； β---导热系数的温度系数。
热导式分析器的发送器都备有恒温装置，以减小 温度变化的影响。 利用导热系数随待测组分含量变化这一特性来分析 该组分含量时，必须满足下列三个条件： 待测组分的导热系数与其余组分的导热系数相比， 要有显著的差别，差别越大，测量越灵敏； 非待测组分的导热系数要尽可能相同或十分接近； 测量时，温度恒定或在一定的允许范围内。
热导式气体分析器测量线路原理图
R：加热电流调整电阻； R0：电桥零点调整电阻； RS：量程调整电阻。
双桥测量线路
所以
C
i 1 i
n
i
简化为
λ=λ1C1+λ2( C1+C2+C3+…+Cn)=λ1C1+λ2(1-C1)
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热导式气体分析仪
气体工业名词术语。
它是利用混合气体的总导热系数随被测组分的含量而变化的原理制成的自动连续气体分析仪。
所用热导检测器是由两个测量池组成桥路，检测色谱柱出口端气体热导率的变化。
该检测器对任一种与载气热导率不同的物质都很灵敏，最小检出限在0。
5×1026～100×1026。
线性动态范围为103。
适用于被测组分与其它组分导热系数差异较大的场合。
一种物理类的气体分析仪表。
它根据不同气体具有不同热传导能力的原理，通过测定混合气体导热系数来推算其中某些组分的含量。
这种分析仪表简单可靠,适用的气体种类较多,是一种基本的分析仪表。
但直接测量气体的导热系数比较困难，所以实际上常把气体导热系数的变化转换为电阻的变化，再用电桥来测定。
热导式气体分析仪的热敏元件主要有半导体敏感元件和金属电阻丝两类。
半导体敏感元件体积小、热惯性小，电阻温度系数大,所以灵敏度高,时间滞后小。
在铂线圈上烧结珠形金属氧化物作为敏感元件，再在内电阻、发热量均相等的同样铂线圈上绕结对气体无反应的材料作为补偿用元件(图1)。
这两种元件作为两臂构成电桥电路，即是测量回路。
半导体金属氧化物敏感元件吸附被测气体时，电导率和热导率即发生变化，元件的散热状态也随之变化。
元件温度变化使铂线圈的电阻变化，电桥遂有一不平衡电压输出，据此可检测气体的浓度。
热导式气体分析仪的应用范围很广，除通常用来分析氢气、氨气、二氧化碳、二氧化硫和低浓度可燃性气体含量外，还可作为色谱分析仪中的检测器用以分析其他成分。