氢气分析仪原理图解

氢气分析仪的核心原理多基于热导检测技术，以下从原理概述、结构组成、工作过程三方面进行图解式说明：

一、原理概述：热导检测技术

氢气分析仪的核心是热导检测器（TCD），其原理基于不同气体的热导率差异：

氢气热导率：在常见气体中最高（约为空气的7倍）。

检测逻辑：当混合气体中氢气浓度变化时，整体热导率随之改变。通过测量热导率变化，可反推出氢气浓度。

二、结构组成图解

热导式氢气分析仪主要由以下部分构成：

1. 测量取样单元

结构：包含测量气室和参考气室。

测量气室：样气（含氢气）以100-200CC/分的流量通过。

参考气室：通常填充空气并封闭，作为热导率基准。

关键设计：

热敏电阻（热电阻）安装在气室顶部，气体通过扩散进入，减少气流干扰。

测量电路采用电桥平衡电路，包含一对阻值相同的热电阻（R和M）。

2. 热导检测器（TCD）

核心部件：温控池内的电加热丝。

正常状态：加热丝到温控池壁有稳定热流量。

样气通过时：氢气热导率高，加速热量传递，加热丝温度下降，电阻值改变。

电桥信号：电阻变化导致惠斯通电桥电压变化，输出与氢气浓度相关的电信号。

3. 信号处理与输出单元

电路设计：

差分测量：参比气流通过电阻补偿流量或温度波动。

基流补偿：消除色谱柱流失或杂质引起的本底电流。

输出信号：经放大后转换为4-20mA模拟量或数字信号，供PLC或显示仪表使用。

三、工作过程图解

样气采集：

通过采样管路抽取现场气体，氮气引射形成负压，样气进入分析探头。

预处理：

过滤除尘（如镀锌线气体清洁，仅需精细过滤）。

热导检测：

样气进入测量气室，参考气室提供基准。

热敏电阻检测热导率变化，电桥输出电压信号。

信号处理：

放大、滤波后转换为浓度值，输出至控制系统。

自动化控制：

PLC接收信号，实现数据显示、报警及生产过程控制。

四、典型应用场景图解

镀锌生产线：

分析柜安装：多路采样管集中处理，逐点循环分析。

仪器型号：如法国ARELCO CATARC MP-R型，专用于H₂/N₂混合气体监测。

工业安全监控：

实时检测氢气泄漏，浓度超限时触发声光报警。

五、原理图示（文字描述）

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