CN107422061B

CN107422061B - 热导检测器以及气相色谱仪

Info

Publication number: CN107422061B
Application number: CN201710061174.2A
Authority: CN
Inventors: 小岛雅弘
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2020-04-14
Anticipated expiration: 2037-01-25
Also published as: JP2017211189A; JP6701956B2; CN107422061A

Abstract

本发明提供一种能够对较高电压下使用的桥式电路以高分辨力自动地进行零点调整的热导检测器以及气相色谱仪。热导检测器包括桥式电路(11)、数字电位器(12)、前段调整部(13)以及控制部。桥式电路(11)具有设置于热导检测器的热导池内的多个热丝(111～114)。数字电位器(12)对流过多个热丝(111～114)的电流进行调整。前段调整部(13)具有与桥式电路(11)并联连接的固定电阻(133～135)，并能够调整该固定电阻(133～135)与多个热丝(111～114)的合成电阻。控制部在进行基于前段调整部(13)的调整之后，进行基于数字电位器(12)的调整，由此，自动地进行来自桥式电路(11)的输出信号的零点调整。

Description

热导检测器以及气相色谱仪

技术领域

本发明涉及具备桥式电路并进行来自所述桥式电路的输出信号的零点调整的热导检测器，以及具备该热导检测器的气相色谱仪，所述桥式电路具有设置在热导池内的多个电阻。

背景技术

以往，使用具备TCD(热导检测器)作为检测器的气相色谱仪。TCD具备具有多个热丝的桥式电路，这些多个热丝被设置于热导池内(例如，参照下述专利文献1)。

TCD的热导池内设置有例如测定气体流路以及参照气体流路。测定气体流路内流过通过气相色谱仪的色谱柱分离的试样成分与载气的混合气体(测定气体)。另一方面，参照气体流路内流过不含试样成分的载气(参照气体)。热导池内配置有例如各流路各2个的共计4个热丝。

在气相色谱仪的分析时，含试样成分的测定气体流入至测定气体流路内。然后，测定气体流路内的热丝的电阻根据试样成分的导热系数而变化，由此，桥式电路的两个输出端子间的电压发生变化。根据该电压的变化识别包含于测定气体的试样成分。

在具备这样的TCD的气相色谱仪中，能够在试样成分没有流过测定气体流路内时，将桥式电路的输出端子间的电压差调整为0或者接近0的值(零点调整)。具体地说，将模拟电位器与桥式电路并联地连接，该模拟电位器由用户手动调整，由此能够进行零点调整。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-65774号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述那样的现有机构中，通常，用户一边确认TCD的检测信号一边手动调整模拟电位器。因此，会产生分辨力低、难以进行精密的零点调整的不良情况。此外，也存在用户的操作变复杂的不良情况。

因此，讨论在气相色谱仪中使用可自动化的数字电位器。但是，尽管适用于TCD的热导池的桥式电路是在较高的电压(例如30V以上)下使用的，但由于与模拟电位器相比数字电位器的耐电压较低，因此成为难以进行零点调整的自动化的状况。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种能够对在较高电压下使用的桥式电路以高分辨力自动地进行零点调整的热导检测器以及气相色谱仪。

解决课题的技术手段

(1)本发明所涉及的热导检测器是用于检测流过热导池内的试样气体中包含的试样成分的热导检测器，包括桥式电路、数字电位器、前段调整部、以及控制部。所述桥式电路具有设置于所述热导池内的多个电阻。所述数字电位器对流过所述多个电阻的电流进行调整。所述前段调整部具有与所述桥式电路并联连接的固定电阻，并能够调整该固定电阻与所述多个电阻的合成电阻。所述控制部在进行了基于所述前段调整部的调整之后，进行基于所述数字电位器的调整，由此，自动地进行来自所述桥式电路的输出信号的零点调整。

根据这样的结构，能够使用数字电位器自动地进行零点调整。在进行零点调整时，能够在通过前段调整部进行粗调整之后，在低电压范围内进行基于数字电位器的微调整。因此，即使在使用与模拟电位器相比耐电压低的数字电位器的情况下，也能够对较高的电压下所使用的桥式电路以高分辨力自动地进行零点调整。

(2)所述前段调整部也可以具有第1调整部以及第2调整部。所述第1调整部对第1固定电阻与包含于所述多个电阻的第1电阻的合成电阻进行调整。所述第2调整部对第2固定电阻与包含于所述多个电阻的第2电阻的合成电阻进行调整。

根据这样的结构，能够使用前段调整部的第1调整部以及第2调整部，将来自桥式电路的输出信号的平衡向+侧以及-侧两者进行粗调整。因此，在使用第1调整部以及第2调整部例如将来自桥式电路的输出信号向+侧的低电压范围内进行粗调整之后，进行基于数字电位器的微调整，由此，能够以更高分辨力进行针对桥式电路的零点调整。

(3)所述前段调整部也可以通过将场效应晶体管的栅极电压切换为ON或者OFF，来对所述固定电阻与所述多个电阻的合成电阻进行调整。

根据这样的结构，能够使用耐电压高的场效应晶体管进行基于所述调整部的粗调整，并将基于耐电压低的数字电位器的微调整的范围限定于低电压范围内。此外，能够通过仅将场效应晶体管的栅极电压切换为ON或者OFF的简单的结构，来进行基于前段调整部的粗调整。

(4)所述热导检测器也可以还具备中间调整部。所述中间调整部具有与所述桥式电路并联连接的固定电阻，并可以调整该固定电阻与所述多个电阻的合成电阻。在该情况下，所述控制部也可以在进行基于所述前段调整部的调整之后，进行基于所述中间调整部以及所述数字电位器的调整，由此，自动地进行来自所述桥式电路的输出信号的零点调整。

根据这样的结构，在进行零点调整时，能够在通过前段调整部进行粗调整之后，在低电压范围内进行基于中间调整部的中间调整和基于数字电位器的微调整。因此，通过前段调整部以及中间调整部，能够将基于数字电位器的微调整的范围限定于非常低的电压范围内。

(5)所述中间调整部也可以具有多个固定电阻、以及个别地切换所述多个固定电阻相对于所述桥式电路的连接状态的多个模拟开关。在该情况下，所述中间调整部也可以通过将所述多个模拟开关切换为ON或者OFF，来对所述固定电阻与所述多个电阻的合成电阻进行调整。

根据这样的结构，能够将基于使用了耐电压低的模拟开关的中间调整部的中间调整的范围、以及基于耐电压低的数字电位器的微调整的范围限定于低电压范围内。此外，能够通过仅将多个模拟开关切换为ON或者OFF的简单的结构，来进行基于中间调整部的中间调整。

(6)所述热导检测器也可以还具备存储部，所述存储部存储进行来自所述桥式电路的输出信号的零点调整时的调整信息。在该情况下，所述控制部也可以读出存储于所述存储部的调整信息并自动地进行零点调整。

根据这样的结构，通过将进行零点调整时的调整信息存储于存储部，能够在之后读出存储于存储部的调整信息并自动地进行零点调整。由此，由于不需要每当零点调整时都进行设定工作，因此能够容易地进行零点调整。

(7)本发明涉及的气相色谱仪包括：所述热导检测器；以及色谱柱，其分离试样气体中包含的试样成分并使所述试样成分流入所述热导检测器的热导池内。

发明的效果

根据本发明，即使在使用了相比模拟电位器耐电压低的数字电位器的情况下，也能够对较高电压下所使用的桥式电路自动地进行高精度的零点调整。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式所涉及的气相色谱仪的构成例的概略图。

图2是示出检测器中的检测电路的构成例的电路图。

图3是示出图1的气相色谱仪中的电结构的一例的框图。

具体实施方式

1.气相色谱仪的整体结构

图1是示出本发明的一实施方式所涉及的气相色谱仪的构成例的概略图。该气相色谱仪是为了通过将试样气体与载气一起供给至色谱柱1内来进行分析，除了上述色谱柱1，还具备柱温箱2、试样导入部3以及检测器4等。

色谱柱1例如由填充柱构成，分析过程中在柱温箱2内加热。将载气与试样气体一起从试样导入部3导入至色谱柱1内。包含于试样气体中的试样成分在通过色谱柱1的过程中被分离，并通过检测器4来检测。检测器4例如通过TCD(热导检测器)构成。

试样导入部3用于将载气以及试样气体导入至色谱柱1内，其内部形成有试样气化室(未图示)。将液体试样注入至该试样气化室中，在试样气化室内被气化的试样成分与载气一起被导入至色谱柱1。在试样气化室与气体供给流路6、吹扫流路7以及分流流路8连通。

气体供给流路6是用于将载气供给至试样导入部3的试样气化室内的流路。吹扫流路7是用于将从隔垫等产生的不希望的成分排出至外部的流路。分流流路8是用于在通过分流导入法将载气以及试样气体导入至色谱柱1内时，按规定的分流比将试样气化室内的气体(载气以及试样气体的混合气体)的一部分排出至外部的流路。

2.检测电路的结构

图2是示出检测器4中的检测电路10的构成例的电路图。该检测电路10包括桥式电路11、数字电位器12、前段调整部13以及中间调整部14等。

桥式电路11是具有4个热丝111～114来作为多个电阻的惠斯登电桥，在分析过程中从恒流源供给恒定电流。检测器4的热导池(TCD热导池)内形成有测定气体流路117以及参照气体流路118，测定气体流路117内设置有两个热丝111、112，参照气体流路118内设置有两个热丝113、114。

测定气体流路117内流过通过色谱柱1分离的试样成分与载气的混合气体(测定气体)。另一方面，参照气体流路118内流过不包含试样成分的载气(参照气体)。在分析中，如果包含试样成分的测定气体流入测定气体流路117的话，则测定气体流路117内的热丝111、112的电阻会根据试样成分的导热系数变化。对此，由于参照气体流路118内流入不包含试样成分的参照气体，因此参照气体流路118内的热丝113、114的电阻不变化。其结果是，桥式电路11的两个输出端子115、116之间的电压变化，基于该电压的变化，能够识别包含于测定气体的试样成分。

数字电位器12与桥式电路11并联连接，并能够基于从信号输入部121输入的数字信号使电阻变化。通过使该数字电位器12的电阻变化，调整流过桥式电路11的多个热丝111～114的电流，由此能够调整输出端子115、116之间的电压。另外，数字电位器12内串联地连接有多个固定电阻122、123，并能够仅在较狭窄的电压范围内调整输出端子115、116之间的电压。

前段调整部13与桥式电路11并联连接，具备相互串联连接的第1调整部131以及第2调整部132。第1调整部131以及第2调整部132是由相同的结构构成的，包括：各自并联连接的多个固定电阻133～135；以及与各固定电阻134、135串联连接的FET(场效应晶体管)136、137。

通过基于输入至信号输入部138的数字信号将FET136、137的栅极电压切换为ON或者OFF，第1调整部131的电阻变化。第1调整部131与桥式电路11的热丝(第1电阻)111并联连接，基于从信号输入部138输入的数字信号，能够调整第1调整部131的固定电阻(第1固定电阻)133～135与热丝111的合成电阻。

同样地，基于输入至信号输入部139的数字信号将FET136、137的栅极电压切换为ON或者OFF，第2调整部132的电阻变化。第2调整部132与桥式电路11的热丝(第2电阻)113并联连接，基于从信号输入部139输入的数字信号，能够调整第2调整部132的固定电阻(第2固定电阻)133～135与热丝113的合成电阻。

如此，在前段调整部13中能够调整固定电阻133～135与桥式电路11所具备的多个热丝111～114的合成电阻。更具体地说，通过第1调整部131规定来自桥式电路11的输出信号中的+侧的调整范围，通过第2调整部132规定来自桥式电路11的输出信号中的-侧的调整范围。

中间调整部14具备与桥式电路11并联连接的多个固定电阻141。中间调整部具备相互并联连接的多个电阻群41～49，各电阻群41～49内设置有1个或者多个固定电阻141。各电阻群42～49内设置有模拟开关52～59，通过选择性地将这些模拟开关52～59切换为ON或者OFF，能够个别地切换多个固定电阻141对于桥式电路11的连接状态。

如此，在中间调整部14中能够调整多个固定电阻141与桥式电路所具备的多个热丝111～114的合成电阻。更具体地说，基于输入至对应于各模拟开关52～59的信号输入部142的数字信号，选择性地将各模拟开关52～59切换为ON或者OFF，由此能够变更与桥式电路11并联连接的电阻群41～49的组合。

3.气相色谱仪的电结构

图3是示出图1的气相色谱仪中的电结构的一例的框图。该气相色谱仪的动作通过包括CPU(Central Processing Unit中央处理单元)的控制部20来控制。气相色谱仪中除了上述控制部20，具备例如EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory电可擦可编程只读存储器)等那样即使在电源为OFF的状态下也可以保持数据的存储部30。来自桥式电路11的输出端子115、116的输出信号被输入至控制部20。

控制部20通过控制输入至信号输入部121、138、139、142的数字信号，自动地调整数字电位器12、前段调整部13、以及中间调整部14和桥式电路11所具备的多个热丝111～114的合成电阻。在本实施方式中，在测定气体流路117内没有流过试样成分时，控制部20自动地控制输入至信号输入部121、138、139、142的数字信号，由此能够将桥式电路11的输出端子115、116之间的电压差调整为0或者接近0的值(零点调整)。

控制部20在进行了基于前段调整部13的调整之后，通过进行基于中间调整部14以及数字电位器12的调整，自动地进行来自桥式电路11的输出信号的零点调整。具体地说，在通过前段调整部13进行了粗调整之后，进行基于中间调整部14的中间调整和基于数字电位器12的微调整。

通过控制部20进行零点调整时的输入至信号输入部121、138、139、142的数字信号的信息(调整信息)被存储于存储部30中。一旦气相色谱仪的电源变为OFF状态之后，在再次变为ON的情况等时，控制部20读出存储于存储部30的调整信息，并基于该调整信息将数字信号输入至信号输入部121、138、139、142，由此能够自动地进行零点调整。

以上那样的检测电路10、控制部20以及存储部30构成了进行来自桥式电路11的输出信号的零点调整的零点调整机构。即，本实施方式所涉及的气相色谱仪具备零点调整机构，能够在使用该零点调整机构进行来自桥式电路11的输出信号的零点调整后，进行试样的分析。

4.作用效果

(1)在本实施方式中，能够使用数字电位器12自动地进行零点调整。在进行零点调整时，在通过前段调整部13进行粗调整后，能够在低电压范围内进行基于中间调整部14的中间调整和基于数字电位器12的微调整。因此，即使在使用比模拟电位器耐电压低的数字电位器12的情况下，也能够对在较高电压下使用的桥式电路11以高分辨力自动地进行零点调整。

(2)此外，在本实施方式中，使用前段调整部13的第1调整部131以及第2调整部132，能够将来自桥式电路11的输出信号的平衡向+侧以及-侧两者进行粗调整。因此，使用第1调整部131以及第2调整部132，在例如将来自桥式电路11的输出信号向+侧的低电压范围内进行粗调整之后，进行基于数字电位器12的微调整，由此，能够以更高分辨力进行针对桥式电路11的零点调整。

(3)进而，在本实施方式中，使用耐电压高的FET136、137进行基于前段调整部13的粗调整，能够将基于使用了耐电压低的模拟开关52～59的中间调整部14的中间调整的范围和基于耐电压低的数字电位器12的微调整的范围限定于低电压范围内。此外，通过仅将FET136、137的栅极电压、多个模拟开关52～59切换为ON或者OFF的简单的结构，能够进行基于前段调整部13的粗调整以及基于中间调整部14的中间调整。

(4)此外，在本实施方式中，通过将进行零点调整时的调整信息存储于存储部30中，能够在其后读出存储于存储部30的调整信息并自动地进行零点调整。由此，由于不需要每当零点调整时都进行设定工作，因此能够容易地进行零点调整。

5.变形例

在以上的实施方式中，对于具备前段调整部13以及中间调整部14两者的零点调整机构进行了说明。但是，并不限定于这样的结构，也可以是仅具备前段调整部13、从而由前段调整部13和数字电位器12的两段结构构成的零点调整机构，也可以是还具备前段调整部13以及中间调整部14以外的调整部、从而由4段以上的结构构成的零点调整机构。

前段调整部13以及中间调整部14的结构并没有限定于上述实施方式那样的结构。即，前段调整部13只要是通过与数字电位器12相比耐电压高的零件构成即可，也可以是由其他零件构成的结构，中间调整部只要是通过与数字电位器12相比耐电压为同等以上的零件构成即可，也可以是由其他零件构成的结构。

符号说明

1 色谱柱

2 柱温箱

3 试样导入部

4 检测器

6 气体供给流路

7 吹扫流路

8 分流流路

10 检测电路

11 桥式电路

12 数字电位器

13 前段调整部

14 中间调整部

20 控制部

30 存储部

41～49 电阻群

52～59 模拟开关

111～114 热丝

115、116 输出端子

117 测定气体流路

118 参照气体流路

121 信号输入部

131 第1调整部

132 第2调整部

133～135 固定电阻

136、137 FET

138、139 信号输入部

141 固定电阻

142 信号输入部。

Claims

1.一种用于检测流过热导池内的试样气体中包含的试样成分的热导检测器，其特征在于，包括：

桥式电路，所述桥式电路具有设置于所述热导池内的多个电阻，所述多个电阻包含第1电阻和第2电阻；

数字电位器，所述数字电位器与所述桥式电路并联连接，基于被输入的数字信号使所述数字电位器的电阻变化，从而对流过所述多个电阻的电流进行微调整；

前段调整部，所述前段调整部与所述桥式电路并联连接，具有相互串联连接的第1调整部以及第2调整部，所述第1调整部与所述第1电阻并联连接，包括各自并联连接的多个第1固定电阻以及个别地切换所述多个第1固定电阻对于所述第1电阻的连接状态的多个第1开关，所述第2调整部与所述第2电阻并联连接，包括各自并联连接的多个第2固定电阻以及个别地切换所述多个第2固定电阻对于所述第2电阻的连接状态的多个第2开关，所述第1开关以及所述第2开关的耐电压高于所述数字电位器；以及

控制部，所述控制部通过将所述多个第1开关切换为ON或者OFF来规定来自所述桥式电路的输出信号中的正侧的调整范围，并通过将所述多个第2开关切换为ON或者OFF来规定来自所述桥式电路的输出信号中的负侧的调整范围，由此进行基于所述前段调整部的粗调整，并在进行了所述粗调整之后，以将基于所述数字电位器的微调整的电压范围限定得比所述粗调整的电压范围狭窄的方式进行所述微调整，由此，自动地进行来自所述桥式电路的输出信号的零点调整。

2.根据权利要求1所述的热导检测器，其特征在于，

所述第1开关以及所述第2开关为场效应晶体管。

3.根据权利要求1所述的热导检测器，其特征在于，

所述热导检测器还具备中间调整部，所述中间调整部具有与所述桥式电路并联连接的第3固定电阻，并可以调整该第3固定电阻与所述多个电阻的合成电阻，

所述控制部在进行基于所述前段调整部的调整之后，进行基于所述中间调整部以及所述数字电位器的调整，由此，自动进行来自所述桥式电路的输出信号的零点调整。

4.根据权利要求3所述的热导检测器，其特征在于，

所述中间调整部具有多个第3固定电阻、以及个别地切换所述多个第3固定电阻对于所述桥式电路的连接状态的多个模拟开关，所述中间调整部通过将所述多个模拟开关切换为ON或者OFF，来对所述固定电阻与所述多个电阻的合成电阻进行调整。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的热导检测器，其特征在于，

所述热导检测器还具备存储部，所述存储部存储进行来自所述桥式电路的输出信号的零点调整时的调整信息，

所述控制部读出存储于所述存储部的调整信息并自动地进行零点调整。

6.一种气相色谱仪，其特征在于，包括：

根据权利要求1至5中任意一项所述的热导检测器；以及

色谱柱，其分离试样气体中包含的试样成分并使所述试样成分流入所述热导检测器的热导池内。