[发明专利]热导检测器中热导丝电参数的选择方法

说明书

技术领域

本发明的实施方案一般地涉及气相色谱仪的热导检测器(TCD)，尤 其涉及对热导检测器中以周期性采样方式获得的热导丝电参数的选择。

背景技术

气相色谱仪(GC)广泛用于混合物中化学组分的定量分析。很少量的 混合物(即，样品)被注射进入仪器并在一个热腔室中气化。随后在惰性 载气流带动下通过色谱柱。经过不同的时间间隔，混合物中各种化学物质 依次从色谱柱中流出，从而在从色谱柱流出的载气中依次出现各物质。在 色谱柱的出口连接有一个检测器来检测色谱柱流出物中各种化学物质的存 在和其含量。这里的术语“色谱柱流出物”表示在某一时刻从色谱柱中流 出的一部分样品气和一部分载气。

热导检测器(TCD)就是这样一种检测器。常用的热导检测器有两种 形式。一种是双丝热导检测器，另一种是单丝热导检测器。图1示出了一 种现有技术中的单丝热导检测器10，它包括腔室12、14和一根位于腔室 12中的热导丝18。热导丝18被加热到一个预定的恒定温度。一个切换阀 16在整个检测过程中以预定的频率(例如5Hz)不停切换，使得来自载气 源100的惰性载气和色谱柱19的流出物交替流经热导丝18。

当色谱柱流出物中的样品气流经热导丝时，由于其热导率与参考气的 热导率不同，因此将热导丝保持在恒定温度所需的功率发生变化。来自热 导丝18的电信号通过外部电路(未示出)被反馈到TCD主板和固件(未 示出)。对热导丝18的电参数进行测量、记录和处理，从而可以得到表 示样品气中各化学组分信息的电信号。

在典型情况下，对将热导丝保持在恒定温度所需的功率(在下文中称 为加热功率)的变动量进行测量和记录，以用于后续的计算处理。在下文 中，为简单起见，以加热功率为例来说明TCD中热导丝电参数的测量。 但本领域技术人员可以理解的是，加热功率仅仅是电参数的一个例子。在 典型情况下，单丝TCD采用恒电阻电路，因此热导丝两端电压的变化就 直接反映了加热功率的变化。此时，只对电压信号进行测量和记录即可。 即，本发明除了适用于功率测量以外，也适用于电压等其他电参数的测 量。

图2是现有技术中在色谱柱流出物流经热导丝期间加热功率的变化的 示意曲线图。在图2的坐标系中，横轴表示时间t，纵轴表示加热功率P。 在时间0到t1之间，纯载气流经热导丝，因此加热功率保持在恒定值P1 不变；在t1时刻，切换阀改变状态使得色谱柱流出物开始流经热导丝，从 而加热功率逐渐上升，并最终达到稳定状态。在t2时刻，切换阀再次进行 切换使得TCD回到纯载气流经热导丝的状态，因此加热功率逐渐降低， 直到恢复为恒定值P1。虽然加热功率在图2中被示意性地表示为连续的曲 线，但在实际测量中，加热功率值是通过周期性采样的方式获得的，典型 的采样频率是1kHz。在现有技术中，考虑到在切换状态后加热功率值达 到稳定之前需要一些时间，因此将加热功率采样点中从时刻t1开始预定固 定数目的采样点丢弃，只用稳定状态下预定数目的采样点作为后续计算处 理的基础。例如，在现有技术的一种典型情况下，如图2所示，从t1时刻 到t3时刻的37个采样点被丢弃，而从t3时刻到t2时刻的63个采样点对 应的加热功率测量值就代表了色谱柱流出物流经热导丝的状态下加热功率 的测量结果，以在后续的计算处理中使用。

但是，在实际应用中，随着气体流量等因素的变化，加热功率达到稳 定状态的时间会有所不同。图3是现有技术中在以氢气(H₂)作为参考 气，色谱柱流出物包括氦气(He)的情况下，加热功率的实测波形示意 图。从图3中可以看出，当流量不同时，加热功率达到稳定状态的时间也 不同，但现有的TCD丢弃的采样点数是预先设置好的固定值，因此可能 出现测量精度下降的问题。例如，如图2所示，在时刻t3处加热功率值还 未达到稳定，因此测量精度受到了不利影响。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种在气相色谱仪的热导检测器中使用 的方法及相应的具有热导检测器的气相色谱仪，使之能够解决现有技术中 由于在任何条件下都丢弃固定的采样点数，无法始终准确地定位测量值达 到稳定状态的采样点而导致的测量精度下降的问题。