Главная Промышленные терморезисторы



и \27] описано несколько принципиальных «методик проектиро-я вакуумметров, которые позволяют получить высокую чувст-"ьность в широком диапазоне давлений. Для увеличения быст-"рйствия терморезистор должен иметь большое отношение пло- ди поверхности к массе, а его крепежные детали должны иметь чкую теплопроводность. Высокоомные терморезисторы обладают ппьшей чувствительностью к изменению давления, так как у них йолее высокий ТКС, но это преимущество часто ослабляется их более высокой чувствительностью к изменению температуры окружающей среды. Влияние температуры можно устранить помещением терморезистора в водяную рубашку с постоянной температурой. При этом схемные элементы измерительного моста также термо-статйруют, чтобы понизить чувствительность схемы к флуктуациям окружающей температуры. Температура в водяной рубашке была выбрана равной 33° С, ибо это значение является компромиссным по отношению к удобству регулирования температуры и к чувствительности терморезистора. Остеклованные бусинковые терморезисторы используют для минимизации долговременного дрейфа параметров терморезистора. Калибровка в течение 16 мес с последующими разборкой и отгрузкой дала максимальное отклонение ±1% в интервале давлений 10-1 кПа. Кратковременная повторяемость показаний в том же интервале давлений яе превышала ±0,2%.

Авторы работы [28] подтвердили, что колебания температуры стенки стеклянной трубки, в которой находится терморезистор, сильно влияют на изменение чувствительности вакуумметра, особенно если для ее повышения температуру стенки понижают до 0°С. Они также установили, что чувствительность вакуумметра зависит от природы исследуемого газа. Для целого ряда газов была установлена линейная зависимость чувствительности вакуумметра от параметра a/A-I/ (7+1) (у-1) (рис. 5.16), где а-коэффициент тепловой аккомодации газа; М - молекулярная масса газа; у - отношение удельных тбплоемкостей Ср/С». Коэффициент тепловой аккомодации

а = {Т-Т,)1{Т,~Т,), (6.20)

где Тг - температура молекул газа, соударяющихся с терморезистором, поверхность которого нагрета до температуры Ts, Тг - температура молекул газа после соударения.

В [29] предложен способ повышения чувствительности вакуумметра, заключающийся в прикреплении малогабаритных стержневых терморезисторов к тонким дискам из оловянной фольги, чтобы увеличить эффективную площадь поверхности теплоотвода в несколько сотен раз по сравнению с обычными бусинковыми термо-резисторами, хотя теплопроводность при этом повышается всего в ко fi Результате принятия дополнительных мер по компенсации лебаний окружающей температуры и стабилизации источника вве" моста напряжением 150 В с точностью до 1 мВ за счет npppf™ дополнительных терморезисторов в манометрический V ооразователь удавалось измерять давление до Ю" кПа.



Брэдли i[20] повысил чувствительность терморезисторного а куумметра до 10 кПа герметизацией бусинкового терморезистор в модифицированном манометре Маклеода. В этом вакуумметр терморезистор нормально работал в диапазоне давлений IQ-t -0,1 «Па, а при более низких давлениях остаточный газ сжимал!


л fill]

Рис. 5.15. Зависимость чувствительности терморезисторного вакуумметра от газовой постоянной для различных газов


WO 800 1700 Разбаланс моста,мВ

Рис. 5.16. Типовые калибровочные кривые терморезистора в кислороде:

А - для нормально используемого терморезистора; В - для терморезистора, окруженного порошком

В манометрическом преобразователе Маклеода до давления 10- кПа. Начальное давление определялось по показаниям манометра с учетом коэффициента сжатия данного газа.

3 [31] добились расширения пределов измеряемого давления от 0,1 кПа до атмосферного и выше путем заполнения стеклянным порошкОхМ пространства между бусинковым терморезистором и era стеклянным баллоном. Эта конструкция основана на том, что зависимость теплопроводности газа от давления (5,19) справедлива только тогда, когда средняя длина свободного пробега L, см, молекул газа больше одной десятой линейного размера D, см, пространства, занимаемого этим газолМ, При комнатной температуре средняя длина свободного пробега связана с давлением р, кПа соотношением

8.10

0,1D

(5,21)

Отсюда можно найти верхний предел измеряемого давления

8-Ш-

(5,22)

Если размер D уменьшить до очень малых значений, как эта имеет место в пустотах между мелкими частицами стеклянного-76



.„а то согласно уравнению (5.22) верхний предел давления "°Р° тельно возрастет. На рис. 5.16 построены две эксперимен-значи градуировочиые характеристики терморезисторного ваку-"тоа одна из которых относится к обычной конструкции, а гая-- к конструкции со стеклянным порошком, имеющим раз-РУ частиц 40 мкм [31]. Применение порошка с размером частиц l мкм позволило бы повысить верхний предел давления до [0 кПа, но при этом нижний предел снизился бы до приблизительно 13 кПа.

Газовая хроматография. Хроматография была открыта в 1903 г., когда Цвет обнаружил возможность разделения растительных экстрактов пропусканием их через колонку с абсорбентом. Термин хроматография означает образование по-разному окрашенных цветных полос вдоль колонки вследствие различных скоростей диффузии разделяемых компонентов. В начале 50-х годов хроматографию стали применять для разделения газов и паров, причем в промышленности используют два метода. В газоадсорбционной (как и в жидкостной) хроматографии абсорбентом служит твердое вещество. В газожидкостной хроматографии колонку с твердым абсорбентом обрабатывают жидкостью для повышения удерживающей способности и лучшего разделения газов. В обоих методах анализируемый газ или пар переносится через колонку инертным газом; различные компоненты газов или паров удерживаются абсорбентом в течение различных периодов времени, и их присутствие определяют по изменению теплопроводности на выходе колонки. Время между входом газов или паров и их выходом из колонки можно использовать для идентификации компонентов, а площадь под кривой зависимости теплопроводности газа от времени служит мерой их концентрации.

В первых хроматографах чувствительными элементами служили две нити накаливания, помещенные в специальные ячейки-катарометры. Одну из нитей располагали на входе потока инертного газа, и она служила эталоном, а вторую помещали на выходе из колонки. Нити накаливания образовывали два плеча моста Уитстона, выходной сигнал которого подавали на самописец.

Во многих современных промышленных хроматографах детекторы с нитями накаливания заменены бусинковыми терморезисторами, главным образом благодаря их более низкой рабочей температуре, что позволяет устранить тепловое и каталитическое воздействие на исследуемые объекты, а также вследствие их более высокой прочности.

В хроматографах такого типа {32] использовали только один оусинковый терморезистор, включенный в одно плечо измерительного моста. Однако эти системы были неточными из-за чувствительности к изменениям скорости потока и температуры га-- В современных хроматографах этот недостаток устранен за чет применения второго согласованного терморезистора, распо-оженного на входе потока инертного газа. Ячейка для измерения сплопроводности в обычном хроматографе представляет собой



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [24] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67


0.0105