[发明专利]一种混合气体的组分浓度检测装置及方法及应用

权利要求书

1.一种混合气体的组分浓度检测方法，其包括：

步骤1.将样品气体输送至测量气室，测量气室是设有输入管和输出管的密闭腔室，输入管和输出管上分别安装有微型电动截止阀，测量气室内还容纳有温度传感器、气体压力传感器、电加热元件、第一热电阻，所述温度传感器为热电阻，所述电加热元件与第一热电阻相互靠近并制作在同一块良导热的衬底上，两者温度一致，所述的测量气室内设有温控器，电加热元件与温度传感器的距离为L；

步骤2.在测量气室中，利用温控器调节样品气体到目标温度T₁，然后利用电加热元件加热样品气体，同时利用第一热电阻测量电加热元件的温度，并同时利用温度传感器测量距离电加热元件距离为L的测温点处的气体温度并反馈信号给控制器；

步骤3.控制器调节电加热元件的实时加热功率w₁，使电加热元件的温度保持恒定温度T₁+ΔT，且温控器的温度保持为T₁，温度传感器的温度处在[T₁, T₁+ΔT]区间，ΔT＞0；

步骤4.处理器根据电加热元件在T₁+ΔT下的实时加热功率w₁、电加热元件的面积s、电加热元件和测温点之间的温度梯度(T₁+ΔT-)/L，根据傅里叶定律求样品气体的导热系数λ_混（T1）= (w₁/s)/( (T₁+ΔT-)/L)；

步骤5.利用温控器加热样品气体依次到目标温度：T₂、T₃、…T_m, 然后在每个目标温度下，按照步骤2~步骤4的方法测量出样品气体的导热系数λ_混(Tm)；

步骤6.处理器根据预存的n种成分气体的导热系数λ_j和各目标温度T_m，建立m个n元一次方程：

λ_混(T1)=C₁λ_1(T1)+ C₂λ_2(T1)+…+C_jλ_j(T1)+…+C_nλ_n(T1)

λ_混(T2)=C₁λ_1(T2)+ C₂λ_2(T2)+…+ C_jλ_j(T2)+…+C_nλ_n(T2)

…

λ_混(Tj)=C₁λ_1(Tj)+ C₂λ_2(Tj)+…+ C_jλ_j(Tj)+…+C_nλ_n(Tj)

…

λ_混(Tm)=C₁λ_1(Tm)+ C₂λ_2(Tm)+…+ C_jλ_j(Tm)+…+C_nλ_n(Tm)

C_j为第j种组分气体的浓度，利用最小二乘法求解方程组，得到n种组分气体的浓度，其中m是温度扫描的目标温度的点数，m=u×n，u代表气体热导温谱曲线的目标温度的点数为混合气体组分n的倍数，n×u是整数，u=1~10。