熱導氣體分析儀制造技術

本實用新型專利技術公開了一種熱導氣體分析儀，該熱導氣體分析儀包括氣室、設置在氣室內的內腔、安裝在內腔中的半導體熱導傳感器以及設置在內腔的一端的氣流通路；氣流通路上開設有分別與內腔的一端連通的進氣孔和排氣孔，進氣孔開設在氣流通路的進氣側，排氣孔開設在氣流通路的排氣側；傳感器模塊通過導線與數據分析模塊連接；內腔的另一端通過密封膠密封。樣氣由氣流通路的進氣側進入氣流通路，然后通過氣流通路上進氣孔分流進入內腔中，降低了傳感器模塊收氣流變化的影響，同時，該申請利用半導體熱導傳感器替換電熱絲，穩定性好，可靠性強，靈敏度高，響應速度快，溫度特性好，在使用時，漂移小，不需要頻繁校準，可大大提高熱導氣體分析儀的性能。

Thermal conductivity gas analyzer

【技術實現步驟摘要】
熱導氣體分析儀
本技術涉及一種熱導氣體分析儀。
技術介紹
熱導氣體分析儀根據不同氣體具有不同熱傳導能力的原理，通過測定混合氣體導熱系數來推算其中某些組分的含量。一般熱導氣體傳感器采用電熱絲作為感受氣體熱導系數變化的敏感元件。采用電熱絲的熱導氣體傳感器的分析儀需要兩個敏感元件，一個用于測量，另一個用于參比，在工作時，用于參比的敏感元件阻值不發生變化，用于測量的敏感元件阻值隨氣體熱導系數的變化而變化。通過惠斯通電橋很容易測得其阻值變化量，進而計算出被測氣體濃度。如附圖1所示，其中R3為測量敏感元件，位于樣氣流路中；R4為參比敏感元件，其密封于參比氣體之中；R1、R2為固定值電阻器。R1、R2、R3和R4，再加上恒壓源或恒流源，共同組成惠斯通電橋。然而電熱絲需要經過手工切割、焊接、涂敷，封裝等步驟，制作過程復雜，影響因素多，因而一致性較差。用于測量和參比的兩個敏感元件阻值及溫度系數需要高度匹配，否則將引起漂移。另外，為加強電熱絲強度，需要在其表面涂覆玻璃或其他材料，導致敏感元件響應速度慢，靈敏度低。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種熱導氣體分析儀，以解決目前熱導氣體傳感器響應速度慢，靈敏度低且穩定的問題。為解決上述技術問題，本技術提供一種熱導氣體分析儀，包括氣室、設置在氣室內的內腔以及設置在內腔的一端的氣流通路；所述氣流通路上開設有分別與所述內腔的所述一端連通的進氣孔和排氣孔，所述進氣孔開設在氣流通路的進氣側，排氣孔開設在氣流通路的排氣側；所述內腔中安裝有傳感器模塊，所述傳感器模塊包括熱導氣體傳感器和溫度傳感器；所述內腔的另一端通過密封膠密封。進一步地，所述進氣孔的孔徑小于排氣孔的孔徑。進一步地，所述熱導氣體傳感器為半導體熱導傳感器，半導體熱導傳感器采用MEMS技術將敏感元件集成于半導體底座上。進一步地，所述氣流通路的進氣端內填充有透氣填料。進一步地，所述透氣填料采用金屬材料制成的透氣填料。進一步地，所述密封膠為灌封導熱膠。進一步地，該熱導氣體分析儀還包括用于對進入氣流通路的氣體進行預熱的加熱裝置，所述加熱裝置通過恒溫控制電路控制加熱。進一步地，所述傳感器模塊通過導線與數據分析模塊連接，所述數據分析模塊包括信號處理模塊和控制電路，所述信號處理模塊的輸入端分別與熱導氣體傳感器和溫度傳感器連接，信號處理模塊的輸出端與控制電路的輸入端連接，控制電路的輸出端分別與顯示器和恒溫控制電路連接。進一步地，該熱導氣體分析儀還包括與所述控制電路的輸出端連接的通訊接口。進一步地，該熱導氣體分析儀還包括與所述控制電路的輸出端連接的報警電路。本技術的有益效果為：工作過程中，樣氣由氣流通路的進氣側進入氣流通路，然后通過氣流通路上進氣孔分流進入內腔中，降低了傳感器模塊收氣流變化的影響，可保證傳感器工作更加的穩定，可靠性強。并且，本申請利用半導體熱導傳感器替代電熱絲制作的熱導傳感器，其定性好，可靠性強，靈敏度高，響應速度快，溫度特性好，在使用時，漂移小，不需要頻繁校準，可大大提高在線熱導氣體分析儀的性能。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，在這些附圖中使用相同的參考標號來表示相同或相似的部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：圖1為本技術一個實施例的惠斯通電橋的電路原理圖。圖2為本技術一個實施例的結構示意圖。圖3為本技術一個實施例的數據分析模塊的結構框圖。其中：1、氣室；2、內腔；21、進氣孔；22、排氣孔；3、進氣側；31、透氣填料；4、傳感器模塊；41、導線；5、排氣側；6、灌封導熱膠。具體實施方式如圖2所示的熱導氣體分析儀，包括氣室1、設置在氣室1內的內腔2、安裝在所述內腔2中的傳感器模塊4以及設置在內腔2的一端的氣流通路；所述氣流通路上開設有分別與所述內腔2的所述一端連通的進氣孔21和排氣孔22，所述進氣孔21開設在氣流通路的進氣側3，排氣孔22開設在氣流通路的排氣側5。樣氣由氣流通路的進氣側3進入氣流通路，然后通過氣流通路上進氣孔21分流進入內腔2中，降低了傳感器模塊4收氣流變化的影響，可保證傳感器工作更加的穩定，可靠性強。此外，所述進氣孔21的孔徑小于排氣孔22的孔徑，樣氣從小孔徑的進氣孔21進入內腔2，從大孔徑的排氣孔22排出，可起到節流作用，從而進一步降低傳感器受流量變化的影響，保護傳感器不受大氣流沖擊。特別地，氣流通路可設置為U型，包括依次連通的第一垂直段，平面段和第二垂直段，進氣孔21和排氣孔22設置在平面度段，一方面可以便于布置，使得結構便于封裝，還可以進一步降低氣流對傳感器的沖擊。所述傳感器模塊4包括熱導氣體傳感器和溫度傳感器，所述內腔2的另一端通過密封膠密封。所述傳感器模塊4通過導線41與數據分析模塊連接，傳感器模塊4采集到的數據通過導線41引出，再通過灌封導熱膠6固定、密封。所述溫度傳感器用于測量半導體熱導傳感器處的溫度，所述熱導氣體傳感器為半導體熱導傳感器，半導體熱導傳感器采用MEMS技術將敏感元件集成于半導體底座上，該半導體熱導傳感器一致性好，穩定性高，可靠性強長期漂移小，靈敏度高，響應速度快，可用于小量程測量；穩定性好，可靠性強，長期測量時漂移小，不需要頻繁校準。所述氣流通路的進氣端內填充有透氣填料31，透氣填料31可以對機內氣流通路的中的氣流進行分散。特別地，所述透氣填料31采用金屬材料制成的透氣填料31，利用金屬材料的導熱性對樣氣進行預熱，同時透氣金屬填料還可增大樣氣和氣室1的接觸面積，可讓樣氣在氣流通路的進氣端中充分預熱，在到達氣室1內腔2前達到和傳感器相同的溫度。如圖3所示，所述數據分析模塊包括信號處理模塊和控制電路，所述信號處理模塊的輸入端分別與熱導氣體傳感器和溫度傳感器連接，信號處理模塊的輸出端與控制電路的輸入端連接，控制電路的輸出端分別與顯示器、通訊接口和報警電路連接。控制電路接收來自信號處理模塊的數字信號，通過內置程序計算出被測氣體的濃度，在顯示屏器上顯示，同時輸出相應的電流，控制報警電路輸出，RS485通訊接口用于和上位機進行通訊。顯示模塊提供人機接口，通過鍵盤對儀器進行量程設置、校準等操作。整個數據分析模塊通過AC/DC電源供電，AC/DC電源用于將220V單向交流電源轉換成24V直流電源，其紋波小于50mV。所述信號處理模塊包括依次連接的信號調理電路、放大電路、濾波電路和模數轉換電路，用于將傳感器信號轉換成數字信號。其中，所述信號調理電路、放大電路、濾波電路，采用高精密零漂移運算放大器、高精密低溫漂電阻構成；所述模數轉換電路，采用高精度、低溫漂電壓基準和高分辨率模數轉化器構成，將傳感器信號和溫度信號同時轉換成數字信號，供控制電路采集，溫度信號用于恒溫控制。該熱導氣體分析儀還包括用于對進入氣流通路的氣體進行預熱的加熱裝置，所述加熱裝置通過恒溫控制電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種熱導氣體分析儀，其特征在于，包括氣室、設置在氣室內的內腔、安裝在內腔中的傳感器模塊以及設置在內腔的一端的氣流通路；所述氣流通路上開設有分別與所述內腔的所述一端連通的進氣孔和排氣孔，所述進氣孔開設在氣流通路的進氣側，排氣孔開設在氣流通路的排氣側；所述傳感器模塊包括熱導氣體傳感器和溫度傳感器；所述內腔的另一端通過密封膠密封。/n

【技術特征摘要】
1.一種熱導氣體分析儀，其特征在于，包括氣室、設置在氣室內的內腔、安裝在內腔中的傳感器模塊以及設置在內腔的一端的氣流通路；所述氣流通路上開設有分別與所述內腔的所述一端連通的進氣孔和排氣孔，所述進氣孔開設在氣流通路的進氣側，排氣孔開設在氣流通路的排氣側；所述傳感器模塊包括熱導氣體傳感器和溫度傳感器；所述內腔的另一端通過密封膠密封。


2.根據權利要求1所述的熱導氣體分析儀，其特征在于，所述進氣孔的孔徑小于排氣孔的孔徑。


3.根據權利要求1或2所述的熱導氣體分析儀，其特征在于，所述熱導氣體傳感器為半導體熱導傳感器，半導體熱導傳感器采用MEMS技術將敏感元件集成于半導體底座上。


4.根據權利要求3所述的熱導氣體分析儀，其特征在于，所述氣流通路的進氣端內填充有透氣填料。


5.根據權利要求4所述的熱導氣體分析儀，其特征在于，所述透氣填料采用金屬材料制成的透氣填料。

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭磊，李環，
申請(專利權)人：重慶川儀分析儀器有限公司，
類型：新型
國別省市：重慶;50