一种用于热导式气体检测的恒温绝热系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于热导式气体检测的恒温绝热系统，由热导传感器恒温单元和导气管恒温单元组成，热导传感器恒温单元由导气腔室、固定于导气腔室中的热导传感器和导气腔室加热控温系统组成，导气管恒温单元由导气管和导气管加热控温系统组成，导气管一端通入导气腔室中。本发明专利技术通过分别对放置热导传感器的导气腔室和输送待测气体的导气管进行加热控温，使热导传感器的周围温度与导气管中待测气体温度均略高于环境温度并保持恒定，在检测过程中，克服了环境温度变化引起的测量温度漂移，提高了热导式气体检测的精度和灵敏度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提高热导式气体检测精度的环境温度补偿系统，具体涉及 一种用于热导式气体检测的恒温绝热系统。
技术介绍
热导传感器是最早被应用于气体检测领域的传感器之一。它的工作原理是 基于不同气体具有不同的导热系数，而气体浓度的变化会引起混合气体导热系 数的改变。热导传感器的热导具有电阻随温度变化的特性，当有电流通过热导 传感器的热导时，热导被加热，由于待测气体的热传导作用使热导的一部分热 量被待测气体带走，热导的温度下降。在这个动态的过程中，热导的电阻值和 热导内部的电流发生变化，传感器便有信号输出。此时输出的电信号与待测气 体的浓度成一定的比例关系，这是热导传感器进行气体浓度测量的基本原理。中国专利ZL200620098453. 3提供一种热导式气体检测器，由热导传感器和 热导池组成，热导池设有主气路通道和检测室，主气路通道与检测室之间设有 过滤片，热导传感器放置于热导池的检测室中。主气路中的测量气体通过扩散 的方式经过滤片进入检测室，与热导传感器充分接触，达到测量的要求。热导传感器具有检测范围大最高测量浓度可达100%;工作稳定性好有 较高的可靠性和使用寿命；可以检测几乎所有气体既可以检测可燃性气体， 也可以检测惰性气体；装置结构简单、维护方便等优良特性。这些优良特性是 许多其它类型的气体传感器所不具备的。但是，热导传感器在气体检测实地使 用中由于受环境温度多变、被测气体温度不稳定，以及热导本身温度变化等因 素的影响，存在检测精度差、灵敏度低、温度漂移大等缺陷，限制了其在众多 领域中的广泛应用。目前气体检测技术主要集中在低浓度和极低浓度气体的检测，而中、高浓 度气体检测成熟技术的研究在煤炭、化工、环境、军事和科学研究等众多领域都具有迫切性。如何充分发挥热导传感器的优良特性，解决实际应用中存在的 诸多问题，便成为深入分析和研究的目标之一。文献1 (黄为勇等，2006，传感技术学报，Vol. 19， No. 4， 973-975)为了克 服传统热导传感器气体检测方法中传感器温度随被测气体浓度、温度变化所导 致的检测误差大、温度漂移大等诸多缺陷，提出了一种使传感器热导本身保持 在恒温状态的气体浓度检测新方法，此方法通过调整电桥的平衡使热导中电流 保持恒定，电流补偿的数值反映出气体导热系数的大小，此方法提高了系统的 检测性能。但是环境温度的变化直接影响检测装置的散热条件，改变了待测气体的温度。根据传热学理论可知气体导热系数不是固定不变的，它是温度的函数， 随温度的升高而上升；根据变化的导热系数测定的气体浓度显然是不正确的。 而上述文献中并未对环境温度变化影响致使热导传感器检测精度差、灵敏度低、 温度漂移大等缺陷提出有效的解决方法。
技术实现思路
有鉴于此，为了克服现有技术中热导传感器受环境温度变化影响大，致使 热导传感器检测精度差、灵敏度低、温度漂移大等缺陷，本专利技术提供一种可消 除环境温度变化干f尤的恒温绝热系统，实现对被测气体浓度的精确分f 和高灵 敏度检测。本专利技术提供的一种用于热导式气体检测的恒温绝热系统，包括热导传感器 恒温单元，所述热导传感器恒温单元由导气腔室、固定于导气腔室中的热导传 感器和导气腔室加热控温系统组成。本专利技术通过设置热导传感器恒温单元，对内设热导传感器的导气腔室(热导 池)进行加热控温，使导气腔室中待测气体温度略高于环境温度并保持恒定， 在待测气体与导气腔室中热导传感器充分接触检测时，克服了环境温度变化引 发导气腔室内气体温度波动从而引起的测量温度漂移，提高了热导式气体检测 的精度和灵敏度。进一歩，所述热导传感器恒温单元中导气腔室为金属材料，可调节两端电 压的电阻丝紧密缠绕其上进行加热，通过导气腔室中的温度传感器实时监测腔 室中温度，导气腔室外围用保温绝热材料整体包裹形成绝热层。进一步，所述恒温绝热系统由热导传感器恒温单元和导气管恒温单元组成， 所述热导传感器恒温单元由导气腔室、固定于导气腔室中的热导传感器和导气 腔室加热控温系统组成，所述导气管恒温单元由导气管和导气管加热控温系统 组成，所述导气管一端通入导气腔室中。本专利技术通过在热导传感器中设置热导传感器恒温单元和导气管恒温单元， 分别对放置热导传感器的导气腔室和输送待测气体的导气管进行加热控温，使 热导传感器的周围温度与导气管中待测气体温度略高于环境温度并保持恒定， 在导气管中待测气体进入导气腔室并与热导传感器充分接触检测过程中，克服 了环境温度变化引发待测气体及热导传感器周围温度波动从而引起的测量温度 漂移，提高了热导式气体检测的精度和灵敏度。进一歩，所述热导传感器恒温单元中导气腔室为铜质材料，可调节两端电 压的电阻丝紧密缠绕其上进行加热，通过导气腔室中的温度传感器实时监测腔 室中温度，导气腔室外围用保温绝热材料整体包裹形成绝热层，所述导气管恒 温单元中可调节两端电压的电阻丝紧密缠绕在导气管上进行加热，通过导气管 中温度传感器实时监测导气管内温度，导气管外围用保温绝热材料整体包裹形 成绝热层。进一步，所述保温绝热材料为聚氨脂泡沫塑料、石棉或聚苯乙烯泡沬塑料， 所述温度传感器为铂电阻、热电耦或热敏电阻。进一步，所述导气管恒温单元中铜质的导气管置于铜质且外表面具有螺旋 状凹槽的螺旋引导槽中，所述电阻丝紧密分布在螺旋引导槽上对导气管进行加 执。/、 o螺旋引导槽和导气管均采用铜质材料，电阻丝紧密分布在螺旋引导槽上进 行加热，导气管绕在螺旋引导槽的凹槽中，热量将快速传导到整个导气管，气体流过螺旋绕制的导气管时被加热。导气管在螺旋引导槽上的螺旋式分布，在 充分保证了被加热的有效长度基础上，大大縮小了导气管的安装空间，便于加 热控温，同时减少与外界的热传递，降低热量的损耗。进一步，所述导气腔室和导气管中控制温度均为35'C-6(TC，且温度相同。进一步，所述导气管恒温单元中铜质的导气管置于铜质且外表面具有螺旋 状凹槽的螺旋引导槽中，电阻丝紧密分布在螺旋引导槽上对导气管进行加热， 其外围用聚氨脂发泡材料整体包裹的螺旋引导槽为圆筒状，套设于热导传感器 恒温单元外，其整体结构横截面形成同心圆状结构。进一步，所述导气管恒温单元中气体通过U型管状过滤器过滤，电阻丝紧 密缠绕在所述管状过滤器上进行加热，所述管状过滤器中填充粉末冶金材料。管状过滤器有极小的通气孔径，气体从U型的管状过滤器内部进入，流经 过滤器时就会被加热，然后到达过滤器外部汇集。所述粉末冶金材料为铜粉、不锈刚粉或镍合金粉，所述粉末颗粒直径为本专利技术中的导气腔室、导气管及螺旋引导槽可采用耐腐蚀且导热性好的不 锈钢材料或铜质材料，优选为铜质材料。本专利技术中铂电阻采用PT1000，精度±0.5%，可有效实时监测气体的温度变化。本专利技术的有益效果在于1. 本专利技术通过在热导传感器中设置热导传感器恒温单元和导气管恒温单 元，分别对放置热导传感器的导气腔室和输送待测气体的导气管进行加热控温， 使热导传感器的周围温度与导气管中待测气体温度略高于环境温度并保持恒 定，在导气管中待测气体进入导气腔室并与热导传感器充分接触的检测过程中， 克服了环境温度变化引发待测气体温度波动而引起的测量温度漂移，与文献1 的方法相结合可最大限度的提高热导式气体检测的精度和灵敏度。2. 本专利技术采用传热效果好的铜质材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于热导式气体检测的恒温绝热系统，其特征在于，所述恒温绝热系统包括热导传感器恒温单元，所述热导传感器恒温单元由导气腔室、固定于导气腔室中的热导传感器和导气腔室加热控温系统组成。

【技术特征摘要】
1.一种用于热导式气体检测的恒温绝热系统，其特征在于，所述恒温绝热系统包括热导传感器恒温单元，所述热导传感器恒温单元由导气腔室、固定于导气腔室中的热导传感器和导气腔室加热控温系统组成。2. 按照权利要求1所述的用于热导式气体检测的恒温绝热系统，其特征在于， 所述热导传感器恒温单元中导气腔室为金属材料，可调节两端电压的电阻丝 紧密缠绕其上进行加热，通过导气腔室中的温度传感器实时监测腔室中温 度，导气腔室外围用保温绝热材料整体包裹形成绝热层。3. 按照权利要求1所述的用于热导式气体检测的恒温绝热系统，其特征在于， 所述恒温绝热系统由热导传感器恒温单元和导气管恒温单元组成，所述热导 传感器恒温单元由导气腔室、固定于导气腔室中的热导传感器和导气腔室加 热控温系统组成，所述导气管恒温单元由导气管和导气管加热控温系统组 成，所述导气管一端通入导气腔室中。4. 按照权利要求3所述的用于热导式气体检测的恒温绝热系统，其特征在于， 所述热导传感器恒温单元中导气腔室为铜质材料，可调节两端电压的电阻丝 紧密缠绕其上进行加热，通过导气腔室中的温度传感器实时监测腔室中温 度，导气腔室外围用保温绝热材料整体包裹形成绝热层，所述导气管恒温单 元中可调节两端电压的电阻丝紧密缠绕在导气管上进行加热，通过导气管中 温度传感器实时监...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁五行，李群，李宝明，
申请(专利权)人：丁五行，
类型：发明
国别省市：11[]