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主题：【第十五届原创】气相色谱仪常用温度传感器 —— 热电阻温度传感器

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安平
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红小豆发表于：2022/11/30 08:40:36 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
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气相色谱仪常用温度传感器 —— 热电阻温度传感器

概述



温度测量的方法较多，按照待测介质是否与测量体接触，可以分为接触式和非接触式测温法两类。接触式测温传感器包括热电偶、热电阻、半导体温度计和双金属温度计等。非接触测温传感器主要为光学温度计。

简介



电阻温度传感器是利用导体或半导体材料电阻值随温度变化而变化的特性进行温度测量的，使用金属材料作为感温元件的传感器，称为热电阻。热电阻传感器主要用于-200~500℃温度范围的测量。

大部分金属材料在温度升高时电阻将增大，其温度-电阻特性关系大多呈现出非线性状态，如图1所示。一般需要在特定温度范围之内将特性关系线性化以方便使用。

图1 热电阻温度-电阻关系曲线



金属热电阻的温度特性方程一般表示为：

Rt = R0[1+α（t-t0）]



对于大多数金属，α并非常数，但是在一定范围内此系数变化不大，可以近似认为是常数。

热电阻温度传感器测量精度高、性能稳定、灵敏度高，最常用的金属热电阻为铂电阻。不同型号铂电阻通常用分度号进行区别，气相色谱仪最常用的铂电阻为Pt100，即在零摄氏度下，其电阻值为100Ω，测温范围为-100~650℃。

铂热电阻化学性质稳定，可以在氧化性介质中工作，甚至在较高温度下也能保持物理化学性质稳定、精度高、电阻率大、性能可靠，在温度传感器中的广泛应用。

铂电阻传感器的基本构造



金属热电阻按结构分为装配式、铠装式和薄膜式，气相色谱仪主要使用装配式和薄膜式。装配式热电阻由电阻丝和支架组成，并以陶瓷或者金属外壳包覆，一般用于气相色谱仪的进样口、检测器和其他金属部件中。其体积较小，温度传导速度较慢，需要将其紧密贴合在金属部件内部，有些厂家加装有金属箔或者导热硅脂以改善其导热速度。

薄膜式铂电阻一般采用显微照相和平板印刷光刻技术，是铂金属膜附着在耐高温的陶瓷基座上，体积可以制作的很小，热容量小，传热速度快，如图2所示。薄膜式铂电阻一般用于气相色谱仪的柱温箱部分的温度测量和控制。

图2 装配式铂电阻

图3 薄膜式铂电阻



气相色谱仪中不同部件的温度控制系统，存在较大的温度传导速度差异，一般色谱柱温箱采用流动空气加热，导热速度较快，那么通常使用薄膜式铂电阻。如果在色谱柱温箱中使用导热速度较慢的装配式铂电阻，那么可能会导致色谱柱柱温发生震荡，往往会导致正弦波状态的基线扰动，影响高灵敏度分析结果。

气相色谱仪的进样口和常见检测器如FID、FPD对温度细微变化不慎敏感，铂电阻一般选用装配式，但对温度敏感的检测器，例如TCD、ECD等，如果铂电阻不良或者导热不良，也会导致温控不良，也会导致正弦波状态的基线，如图3所示。

图3 温控不良导致正弦波状基线



铂电阻长期工作于高温环境下，如果色谱实验室空气中存在较多腐蚀性气体杂质、或者湿度较大、或仪器实验台存在一定程度的振动，铂电阻或者其引线可能发生损坏，例如铂电阻阻值发生变化或者绝缘不良。可能会导致色谱柱部件温度不稳定，实际温度偏离设定值较大，或者色谱系统报警温度显示或控制错误。

小结



简单讲述热电阻基本原理。
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2022/11/30 23:14:47 沙发 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
温控不良会引起基线成正弦波，又学一招。
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