热导检测器精密恒流源的设计与实现

摘  要： 介绍了气相色谱仪热导检测器精密恒流源的三种设计方案，通过对三种方案进行分析、对比、实验，提出最佳方案。此恒流源由场效应管IRF640、运放AD8662和线性光藕HCNR201构成。测试结果表明，该恒流源的基线噪声达到4 ?滋V，60 min基线漂移7 ?滋V，优于现有热导检测器恒流源的技术指标。
关键词： 恒流源； 热导检测器； AD8662； IRF640； AD8220
       气相色谱仪作为测量仪器，以其高效、高灵敏度和高选择性的特点而广泛用于石油、化工、环保、临床、制药和食品等领域，可以对物质成分进行定性和定量分析，它可以在很短的时间内分离几十种甚至上百种成分的混合物，这是其他方法无法比拟的[1]。目前，由于使用了高灵敏度的检测器及微处理机，使得气相色谱法成为一种分析速度快、灵敏度高、应用范围广的分析方法[2-4]。
　气相色谱仪有多种检测器，其中热导检测器由于对所有物质都有响应，结构简单、性能可靠、定量准确、价格低廉、经久耐用，而且是非破坏性检测器，因此广泛配置在商用气相色谱仪中[5]，安捷伦便携色谱仪3000系列也配置了基于MEMS工艺的微型热导检测器[6]，但是与其他检测器相比，热导检测器灵敏度低，这是它的主要缺点，本文试图通过从恒流源电路上改进，提高其性能。
1 热导检测器工作原理
　热导检测器是利用被测成分和载气的导热系数不同而响应的浓度型检测器，如图1为热导检测器工作原理图。由图1可以看出，只通入载气时，惠斯通电桥处于平衡状态，M、N两点电位相等，电位差VMN为零。再通入样气后，由于参考臂上通入的是纯载气，而测量臂上通入的是载气和样气的混合气体，其导热系数不同于纯载气，从热丝向四周传导的热量也就不同，从而引起两臂热丝温度不同，进而使两臂热丝阻值不同,电桥平衡破坏。M、N两点电位不等，即存在电位差VMN不为零，通过对VMN电压进行检测、分析，从而定性、定量地测出被测物质的成分和含量。
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