一种用于检测气体热导率的测量及控制方法与流程

本发明属于分析仪器技术领域，具体涉及一种用于检测气体热导率的测量及控制方法。

背景技术：

在分析仪器技术领域，通过检测气体热导率来测量气体的成分是一种常用的方法。当被测气体流过一个特定的装置（热导池）时，其中的测量电桥的平衡与被测气体的热导率相关；通过检测热导池中测量电桥平衡点的变化，来计量被测气体的热导率，从而计算被测气体的成分。

为确保测量的稳定，热导池通常是需要处于恒温状态。现有技术是在二次仪表中设置温控和测量电路，实现热导池的温控和信号的测量。由于二次仪表与热导池之间相对距离比较远（通常有20~30米），且测量的信号较弱，容易受到干扰。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术二次仪表与热导池之间相对距离比较远且测量的信号较弱，容易受到干扰的弊端而提出的一种用于检测气体热导率的测量及控制方法。它解决了信号容易受到干扰的问题，同时将测量信号进行了标准化变换，便于二次仪表的测量。

本发明方法是这样实现的：在热导池中设置测量控制电路板，将传统方法中二次仪表的温控和测量功能设置到电路板中，它以单片机为核心，实现温控和测量功能。

在单片机的控制下，测量电桥的输出信号经放大后，通过a/d电路转换成数字信号，再经单片机进行数据处理之后，由d/a电路转换成（4-20）ma电流信号。同时单片机检测热导池的温度，与温度的给定值进行比较控制可控硅的导通和截止，实现热导池温度的闭环控制。这样的结构避免了加热线路对被测信号的干扰，同时，测量信号的传送采用4-20ma电流信号，大大提高了它的抗干扰能力。

热导池中集成了传感系统和测量控制电路板，传感系统包括加热元件、测温元件和测量电桥。

热导池为标准化部件；热导池兼具温控和测量功能。

测量控制电路板包括电源模块、可控硅、单片机、数据通讯模块、d/a转换电路和a/d转换电路。

输入电源为交流24v，电源也是热导池的加热供电源。

测量控制电路中采用以cpu为核心的数字电路，对桥路输出和温度的采样都采用了数字电路，减少了可调的分立元件，大大提高了电路的稳定性。

附图说明

图1为传统气体热导率的测量控制结构示意图。

图2为实施例气体热导率的测量控制结构示意图。

图3为实施例测量控制电路与热导池关系示意图。

图中：1—热导池；2—测量控制电路板；3—温控电路；4—二次仪表；5—测量电路；6—加热元件；7—测温元件；8—测量电桥；9—电源模块；10—可控硅；11—单片机；12—数据通讯模块；13—d/a转换电路；14—a/d转换电路；15—传感系统。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明加以详细描述。

对比例：传统气体热导率的测量控制结构示意图如附图1所示，加热元件6、测温元件7和测量电桥8置于热导池1中，在二次仪表4中设置温控电路3（采用交流60v加热供电）和测量电路5,用来实现热导池1的温控和信号的测量。由于二次仪表4与热导池1之间相对距离比较远（通常有20~30米），且测量的信号较弱，容易受到干扰。

实施例：本实施例气体热导率的测量控制结构示意图如附图2所示，在热导池1中设置一专用测量控制电路板2，将传统方法中二次仪表的温控和测量功能设置到测量控制电路板2中，使用交流24v作为输入电源，该电源兼作为热导池1的加热供电源。同时，将测量信号进行标准化4-20ma电流信号变换，便于二次仪表的测量。

测量控制电路与热导池1关系示意图如附图3所示。热导池1中集成了传感系统15和测量控制电路板2，传感系统15由加热元件6、测温元件7和测量电桥8组成，测量控制电路板2由电源模块9、可控硅10、单片机11、数据通讯模块12、d/a转换电路13和a/d转换电路14构成。

该测量控制电路以单片机11为核心，通过数据通讯模块12实现温控和测量等功能。

在单片机11的控制下，测量电桥8的输出信号经放大后，通过a/d转换电路14转换成数字信号，再经单片机11进行数据处理之后，由d/a转换电路13转换成标准化（4-20）ma电流信号。同时单片机11通过测温元件7检测热导池1的温度，与温度的给定值进行比较，控制可控硅10的导通和截止，并通过加热元件6实现热导池1温度的闭环控制。

本实施例未述之处，为该领域所熟知的现有技术。

技术特征：

技术总结
本发明属于分析仪器技术领域，具体涉及一种用于检测气体热导率的测量及控制方法。它将传统方法中二次仪表的温控和测量功能设置到热导池中,解决了信号容易受到干扰的问题，同时将测量信号进行了标准化变换。

技术研发人员：万宁
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司;南化集团研究院
技术研发日：2017.09.25
技术公布日：2019.04.02