热电阻在气体成分分析中的应用举例

【例6.1】　测量真空度。

如图6.5所示，把铂电阻丝装入玻璃管内，对铂电阻用较大的恒定电流I加热，当环境温度与玻璃管内介质导热而散失的热量相平衡时，铂丝就有一定的平衡温度，则对应有一定的电阻值RT。当被测介质的真空度升高时，玻璃管内的气体变得稀少，气体分子间碰撞进行热传递的能力降低，即导热系数减小，铂丝的平衡温度和电阻值随即增大。因此，电阻值的大小反映了被测介质真空度的高低。为避免环境温度变化对测量结果的影响，通常设有恒温装置，一般可测到10－3Pa。

图6.5　热电阻测量真空度

【例6.2】　气体成分分析仪。

气体成分分析室的结构如图6.6所示，电阻丝的平衡温度取决于分析室内气体的导热系数。气体的导热系数与气体成分及浓度有关，混合气体的导热系数为各气体导热系数的平均值，即

(www.xing528.com)

图6.6　气体成分分析室的结构

式中，λi和ni为第i种气体的导热系数和百分含量。

设导热系数为λ1和λ2的两种气体混合，λ1气体的百分含量为a，由式（6.8）得

若λ1和λ2已知，只要测出λ，就可知两种气体的百分含量。通过测量电阻丝阻值，就可知电阻丝的平衡温度，由此得到混合气体的导热系数λ，间接求出待分析气体的百分含量。

如图6.7所示，四个外壳由相同材料制成的分析室组成了气体成分分析仪，分析室RK1和RK2为参考室，室内充入洁净的空气，另外两个分析室RX1和RX2为工作室，充入被分析的混合气体。四个分析室组成桥路，RX1和RX2为相对臂。工作时先将洁净的空气通入工作室，使电桥达到平衡，而后使被测混合气体进入工作室，电桥失去平衡，其不平衡电量输出为混合气体成分的函数。

图6.7　气体成分分析仪的桥路结构