Главная Промышленные терморезисторы



металлический блок, через который проходят входной и выхо ной потоки газа. Согласованные бусинковые терморезисторы п полагают в поперечных отверстиях на пути каждого газовогоп! тока, как показано на рис. 5.17, и включают в смежные тде нормального моста Уитстона. Так как терморезисторы чуствн тельны к изменениям температуры и скорости газа, то оба эт параметра нужно тщательно контролировать, чтобы цолучит точные результаты. Наличия металлического блока вок)уг щ морезисторов обычно достаточно для устранения быстрых флу туаций температуры как в измерительном, так и в эталонно: терморезисторах.

Нно- д

Газ из

, КОЛОНН"


Газ-

носитель

Рис. 5.17. Схематическое изображение ячейки для измерения теплопроводности


Колонна

Ячейка для измерения злектропра-Водности.

Рис. 5.18. Схематическое изображение г; зохроматографической установки:

1 - образец; 2 - ячейка для измерения элсктр проводности; 3 - колонка

Типичная схема газового хроматографа приведена на рис 5.18. Газ-носитель, находящийся под регулируемым давлением пропускают через ячейку для измерения проводимости над эта лонным терморезистором. Анализируемый газ или пары инЖек тируют в поток газа-носителя непосредственно перед входом i колонку, и газы, выходящие из колонки, снова проходят череЗ ячейку, но уже над измерительным терморезистором. На рис. 5.19 приведена хроматограмма, иллюстрирующая результаты разделения и анализа бензола, содержащего 7-10-% изопропилового спирта. Увеличив усиление усилителя или пробу анализируемого газа, можно обнаруживать изопропиловый спирт С концентрацией до 10-% {33].

Основной причиной погрешностей или неточностей в газовой хроматографии является дрейф нулевой линии, вызываемый: не-•точным регулированием температуры или напряжения, подаваемого на катарометр; шумом в выходном сигнале, создаваемым конвективным теплопереносом от терморезистора; колебаниями окружающей температуры и скорости потока газа и флуктуациями в источнике питания моста. Литтлвуд ![34] показал, что дрейф нулевой линии можно эффективно устранить включением посто-



„рчйсторов последовательно (Re, is) и параллельно янных Pf!!epJope3HCTopaM {Ru i?4) (рис. 5.20). Метод расчета R7) ДУлений этих резисторов описан в 1[34] как для нитей на-сопротив терморезисторов.

калиБани>1,

/00 В со so

5- U

10 20

Время, мин


Рис. 5.19. Хроматограмма изопропи-лового спирта с концентрацией 7-10-*% в бензоле

Рис. 5.20. Компенсированный мост Уитстона с низким дрейфом нуля

Шум от потока газа можно снизить экранированием бусинкового терморезистора никелевой сеткой 1[35]. Быстрые изменения окружающей температуры исключают помещением блока детектора в воздушную «баню», где отсутствуют конвективные потоки, а флуктуации в источнике питания устраняют за счет проектирования схемы питания с максимальным кратковременным дрейфом не более 10-%. Принципы конструирования мостовых схем для газовой хроматографии подробно рассмотрены в i[36].

Другой причиной дрейфа нулевой линии является изменение сопротивления самих терморезисторов. Эти изменения особенно ощутимы в газовых хроматографах, использующих в качестве газа-носителя водород, который обеспечивает высокую чувствительность. В [37] было еще раз показано, что обычные бусинковые терморезисторы с тонким глазурованным покрытием имеют интенсивность отказов около 50% при работе в водороде. Были проведены эксперименты с бусинковыми терморезисторами, покрытыми вторым слоем стекла, а также помещенными в короткие тонкостенные стеклянные капилляры. Обе эти конструкции давали низкий процент отказа в результате проникновения водорода через микропоры в стекле и воздействия на материал терморезистора. К сожалению, терморезистор в капиллярной оболочке обладал меньшей чувствительностью по сравнению с однократно остеклованной бусиной и в два раза большей постоянной времени, что делало его непригодным для измерений, требующих высокой чувствительности. Бусинковый терморезистор с двойным покрытием обладал 80%-ной относительной чувствительностью, а-его постоянная времени увеличивалась лишь на 9%.



Помимо газовой хроматографии терморезисторные ячейки цтт. меняют для непрерывного автоматического контроля самых нообразных агрессивных газовых смесей и, в частности, Шкц как гелий -азот, водород - кислород и диоксид углерода/-jjJ тан. В таких системах эталонный терморезистор помещаю/ в al мосферу соответственно чистого азота, кислорода или метана, а измерительный терморезистор контролирует состав газовой смеси. Выходной сигнал разбаланса моста Уитстона пропори;ионален концентрации второго газа в смеси и может использова1ться как управляющий сигнал для регулирования концентраций/газов на стадии перемешивания.

5.2. Применения, основанные на изменении параметров схемы

Если мы рассмотрим терморезистор с отрицательным ТКС, соединенный с источником постоянного напряжения Е через нагрузочный резистор Rs, то рабочая точка такой цепи будет лежать на пересечении статической вольт-амперной характеристики терморезистора и нагрузочной линии U=E-IRs. Возможны три варианта пересечения нагрузочной линии и вольт-амперной характеристики (рис. 5.21). В первых двух (рис. 5.21,а) пересечение происходит только в одной точке А или В и они могут находиться до или после точки перегиба. В третьем варианте (рис 5.21,6) нагрузочная линия пересекает вольт-амперную характеристику терморезистора в трех точках А, С я В. Как и в первых двух вариантах, точки А и В представляют собой устойчивые рабочие точки, а промежуточная точка С является неустойчивой Эта неустойчивость означает, что небольшие временные изменения прикладываемого напряжения или температуры приводят Н необратимым изменениям положения рабочей точки, которая нй возвращается в свое положение С после восстановления пачаль-; ных условий, а перемещается в точку А или (что более вероятно) в точку В. Положение (рабочей точки на кривой будет зависеть от условий, которые преобладают в момент включения.

и а

О. С;


Рис. 5.21. Пересечение нагрузочной линии со статистичес кими вольт-амперными харак-i теристиками терморезисторо с отрицательным ТКС: >

а -в одной точке; б -в нескольких точках

Если начальное напряжение равно Ei (рис. 5.22), то ток тер- морезистора будет плавно возрастать до достижения точки А на рис. 5.22. Небольшое изменение напряжения Ei приводит небольшим смещениям рабочей точки вверх или вниз относител



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


0.0101