Определение функции преобразования
Определим функцию преобразования (статическую характеристику) катарометра, т.е. зависимость температуры и сопротивления нити от концентрации определяемого компонента .
Тепловой поток Q на расстоянии r от оси нити определяется по закону Фурье:
. (1)
Выразив дифференциал температуры, получим:
. (2)
Проинтегрируем полученное выражение:
png">, т.е.
.
Отсюда температура нити:
. (3)
Если концентрация определяемого компонента в газовой смеси равна нулю, то Тн=Т0; λ=λ0
Если концентрация не равна нулю, то Тн=Т0+DT; λ=λ0+Dl. В соответствии с этими условиями имеем два уравнения:
(4)
(5)
Вычитая из уравнения (4) уравнение (5), получим:
(6)
Сопротивление металлической нити можно считать линейно зависящей от температуры:
. (7)
Здесь R0 – сопротивление нити при 0 °С, a - температурный коэффициент сопротивления.
При изменении температуры на DT сопротивление нити изменится на DR.
. (8)
Выразим DR из (8) и (7) с учетом (6):
, (9)
Теплопроводность газовой смеси из двух компонентов, один из которых воздух, в соответствии с законом аддитивности, определяется выражением:
где С2 –концентрация определяемого компонента.
Учитывая, что получаем следующее выражение теплопроводности газовой смеси:
Если l0=l1 – теплопроводность при нулевой концентрации определяемого компонента, то:
;
Подставляя Dl в DR , получаем искомую функцию преобразования термокондуктометрического детектора: