過程分析儀表

1熱導(dǎo)式氣體分析儀2氧分析儀3紅外線氣體分析儀4工業(yè)氣相色譜儀第一節(jié)熱導(dǎo)式氣體分析儀

熱導(dǎo)式氣體分析儀是一種物理式分析儀表，用來分析混合氣體中某一種組分（待測組分）的百分含量。由于熱導(dǎo)式氣體分析儀具有結(jié)構(gòu)相對簡單、性能穩(wěn)定、價格便宜、易于在生產(chǎn)流程上進行在線分析的特點，各種結(jié)構(gòu)不同、性能各異、具有不同特點的熱導(dǎo)式氣體分析儀被廣泛地應(yīng)用在化工、石油、輕工、冶金、電站等行業(yè)及環(huán)保大氣監(jiān)測部門。同時，還可作為一種基本檢測器被廣泛的應(yīng)用在實驗室色譜儀和工業(yè)色譜儀中。工作原理各種物質(zhì)的導(dǎo)熱性能是不同的，物質(zhì)的導(dǎo)熱能力用熱導(dǎo)率λ表示，熱導(dǎo)式氣體分析儀是通過測量混合氣體熱導(dǎo)率的變化量來實現(xiàn)分析被測組分濃度的。由于氣體的熱導(dǎo)率很小，而它的變化量更小，所以很難用直接的方法測量出來。工業(yè)上多采用間接的方法，即通過熱導(dǎo)檢測器（又稱熱導(dǎo)池），把混合氣體熱導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)化為熱敏元件電阻的變化，電阻值的變化是比較容易精確測量出來。這樣通過熱敏元件電阻的測量便可知混合氣體熱導(dǎo)率的變化量，進而分析出被測組分的濃度。

熱導(dǎo)式氣體分析儀的測量橋路

從上述測量原理可知，通過熱導(dǎo)池的轉(zhuǎn)換作用，把混合氣體中待測組分濃度的變化轉(zhuǎn)化成電阻絲阻值的變化，應(yīng)用電橋測量電阻十分方便，而且靈敏度和精度都比較高，所以各種型號的熱導(dǎo)式氣體分析儀幾乎都采用電橋作為檢測環(huán)節(jié)。這里僅介紹單電橋測量線路。把熱導(dǎo)池內(nèi)設(shè)置的電阻絲Rm作為電橋的一臂，稱為測量臂或工作臂。其余三個臂采用電阻值相等的固定電阻，即Rl=R2=R3。

電橋工作電源接在電橋頂點A、B之間，輸出信號從電橋的另一個頂點C、D間取出。如果電橋輸出回路的阻抗足夠大，則輸出回路的分流很小，可以忽略不計。此時，電橋的輸出為U0=[(RmR2—R1R3)/(Rm+R3)/(R1+R2)]*E各種不同型號的熱導(dǎo)式氣體分析儀，在電橋的結(jié)構(gòu)和橋臂配置方式上也不盡相同，在提高橋路的測量靈敏度和測量精度以及工作穩(wěn)定性方面，表現(xiàn)出各自的特色。當(dāng)測量臂的氣室中通入含量為測量下限的混合氣體時，Rm=R1=R2=R3,RmR2—R1R3=0根據(jù)式（1一19)，此時橋路輸出U0為零。當(dāng)混合氣體中待測組分濃度發(fā)生變化時，Rm將隨之改變，電橋的平衡被破壞，橋路輸出Uo不再為零。在電源E保持恒定的前提下，UO與Rm的變化有確定的關(guān)系。待測樣品氣體連續(xù)地通過熱導(dǎo)池，UO的變化就反映了混合氣體中待測組分濃度的變化。組成測量電橋穩(wěn)壓電源溫控系統(tǒng)傳感器維護

(1)日常維護通常每班至少要進行兩次巡回檢查，巡檢內(nèi)容如下。①觀察儀表示值及記錄曲線有無異常，是否與工況相符，以判斷儀表運行狀況是否正常。②檢查取樣裝置及樣品預(yù)處理系統(tǒng)的工作狀況有無異常。如樣氣和參比氣（對于采用流動參比氣的儀表）的壓力、流量以及旁路放空流量是否為規(guī)定值；樣氣的冷卻、加熱、伴熱、保溫狀況是否良好，有無帶水現(xiàn)象；氣路有無堵、漏現(xiàn)象；過濾器、干燥器的填料是否失效等。③檢查供系統(tǒng)工作的電源、氣源、水源是否正常。④檢查儀表的恒溫狀況和分析電橋的工作電流是否正常。⑤及時更換記錄紙，填加墨水并保持記錄筆下水通暢。⑥置于防爆現(xiàn)場的儀表系統(tǒng)工作環(huán)境的安全檢查。⑦做好巡檢記錄。(2)定期維護定期維護的時間長短，要根據(jù)儀表所處場合而定。在化肥企業(yè)，一般每6個月對儀表進行一次定期維護，主要內(nèi)容包括：①對樣品預(yù)處理系統(tǒng)中的個別部件，如過濾器、干燥器、鼓泡器、轉(zhuǎn)子流量計、乳膠管等，進行檢查、清洗，必要時更換內(nèi)部填料；②對氣路系統(tǒng)做氣密性檢查，并處理發(fā)現(xiàn)的問題；③對顯示儀表進行一次檢修調(diào)校；④做好維護記錄。儀器的啟動及調(diào)校A、啟動通氣――調(diào)穩(wěn)壓閥―――通電―――預(yù)熱B、儀器零點調(diào)整在校對零點之前應(yīng)先校對橋流，橋流符合額定值后才能校對零點。C、量程調(diào)整通入量程氣，調(diào)整儀器指示100％。調(diào)整零點和量程應(yīng)反復(fù)多次，直至儀器指示在誤差允許范圍內(nèi)。儀表的投運和停運一、投運1、在監(jiān)護下，用工藝樣氣對儀表導(dǎo)壓管路和樣氣預(yù)處理系統(tǒng)進行吹掃。2、按規(guī)定流量給分析儀通入?yún)⒈葰夂土銡狻?、檢測器升溫預(yù)熱。4、在確認檢測器已充分恒溫的前提下對儀表進行系統(tǒng)聯(lián)校。5、在確認工藝樣氣不帶水的前提下，將零氣關(guān)斷，把工藝樣氣通入分析儀，調(diào)整樣氣流量為規(guī)定值。6、觀察樣氣預(yù)處理系統(tǒng)、分析儀、顯示儀的工作狀況是否正常，儀表示值是否與工況相符，如果一切正常，儀表投運就完成了。二、停運儀表在需要短期停運時，可以關(guān)斷儀表電源，檢測器保持恒溫狀態(tài)，但在切斷工藝樣氣的同時，必須迅速向儀表通入零氣，零氣和參比氣保持一定的流速。當(dāng)儀表需要長期停運時，則必須關(guān)斷儀表電源，再切斷工藝樣氣和參比氣，以防燒斷熱絲。第二節(jié)氧分析儀分為兩類：一類是根據(jù)電化學(xué)的原理制成的，如原電池法、固體電解質(zhì)法、極譜法等；另一類是物理式的，如熱磁式和磁力機械式等。電化學(xué)式主要用于微量氧的分析，物理式的主要用于常量氧的分析。物理式的氧分析儀任何物質(zhì)在外磁場的作用下都呈現(xiàn)出一定的磁特性，氣體介質(zhì)處于磁場中也能被磁化，氧氣是順磁性氣體，而且氧氣的體積磁化率要比其它氣體大的多，氧氣的這一突出物理特性為采用物理方法分析混合氣體中氧的含量奠定了基礎(chǔ)。1、熱磁式氧分析儀1.1熱磁對流順磁性氣體的體積磁化率與溫度之間的關(guān)系，可用居里定律來描述，即k=C*ρ/T式中C―居里常數(shù)；ρ―氣體密度；T―氣體的絕對溫度。即在氣體溫度升高時，其體積磁化率急劇下降。順磁性氣體體積磁化率的大小在磁場中的表現(xiàn)為：k值大，與外磁場的作用力大，或者說所受磁場的吸引力大；反之，受磁場吸引力小。順磁性氣體在磁場中因溫度變化而導(dǎo)致所受磁場吸引力變化的這一性質(zhì)，是形成熱磁對流的機理。但僅憑這一點還不夠，形成熱磁對流還需另一條件，即不均勻磁場，

如圖3－1(a）所示，一個T形薄壁石英管，在其水平方向(X方向）的管道外壁均勻地繞以加熱絲，在水平通道的左端拐角處放置一對小磁極，以形成一恒定的外磁場。在這種設(shè)置下，磁場強度曲線和溫度場曲線如圖3－1(b）所示?？梢钥吹?，磁場強度沿X方向按一定的磁場強度梯度衰減，H(X）是變化的。對于水平通道而言，處于一個不均勻磁場之中，通道左端磁場強度最強，越往右磁場強度越弱，而溫度場基本上是均勻的。它們之間的相對位置關(guān)系應(yīng)該是：在磁場強度最大值區(qū)域開始建立均勻的溫度場，這一點正如圖3－1(b）所示。

當(dāng)有順磁性氣體在垂直管道內(nèi)沿Y方向自下而上運動到水平管道口處時，由于受到磁場的吸引力而進人水平管道。在其處于磁場強度最大區(qū)域的同時，也就置身于加熱絲的加熱區(qū)，在加熱區(qū)，順磁性氣體與加熱絲進行熱交換而使自身溫度升高，其體積磁化率隨之急劇下降，受磁場的吸引力也就隨之減弱。其后的處于冷態(tài)的順磁性氣體，在磁場的作用下被吸引到水平通道磁場強度最大區(qū)域，就會對先前已經(jīng)受熱的順磁性氣體產(chǎn)生向右方向的推力，使其向右運動而脫離磁場強度最大區(qū)域。后進入磁場的順磁性氣體同樣被熱絲加熱，體積磁化率下降，又被后面冷態(tài)的順磁性氣體向右推出磁場，如此過程反復(fù)不斷地進行，在水平管道中就會有氣體從左向右地移動，這種氣體的流動就稱為熱磁對流，或稱為磁風(fēng)。1.2測量原理

實際的熱磁式氧分析儀雖然依據(jù)熱磁對流的原理工作，但工業(yè)上是采用間接的方法來測量混合氣體中氧含量的。熱磁式氧分析儀的工作原理如圖3－2所示，熱磁式氧分析儀的發(fā)送器是一個中間有通道的環(huán)形氣室。在中間通道的外面均勻地繞有電阻絲。電阻絲通過電流后，既起到加熱作用，同時又起到測量溫度變化的感溫作用。電阻絲從中間一分為二，作為兩個相鄰的橋臂電阻r1、r2與固定電阻R1、R2組成測量電橋。在中間通道的左端設(shè)置一對小磁極，以形成恒定的不均勻磁場。

待測氣體從底部人口進人環(huán)形氣室后，沿兩側(cè)流向上端出口。如果被測混合氣體中沒有順磁性氣體存在，這時中間通道內(nèi)沒有氣體流過，電阻絲r1、r2沒有熱量損失，電阻絲由于流過恒定電流而保持一定的阻值。當(dāng)被側(cè)氣體中含有氧氣時，左側(cè)支流中的氧受到磁場吸引而進人中間通道，從而形成熱磁對流，然后由通道右端排出，隨右側(cè)支流流向上端出口。環(huán)形氣室左側(cè)支流中的氧因遠離磁場強度最大區(qū)域，受不到磁場的吸引，加之磁風(fēng)的方向是自左向右的，所以不可能由右端口進人中間通道。

由于熱磁對流的結(jié)果，左半邊電阻絲rl的熱量有一部分被氣流帶走而產(chǎn)生熱量損失。流經(jīng)右半邊電阻絲r2的氣體已經(jīng)是受熱氣體，所以r2沒有或略有熱量損失。這樣就造成電阻絲r1和r2因溫度不同而阻值產(chǎn)生差異，從而導(dǎo)致測量電橋失去平衡，有輸出信號產(chǎn)生。被測氣體中氧含量越高，磁風(fēng)的流速就越大，rl和r2的阻值相差就越大，測量電橋的輸出信號就越大。由此可以看出，測量電橋輸出信號的大小就反映了被測氣體中氧含量的多少。磁力機械式氧分析儀磁力機械式氧分析儀是利用氧的順磁性特性對混合氣體中氧含量進行測量的又一種分析儀表。這種分析儀表的靈敏度較高，所以除了用來測量常量氧含量以外，還常用于微量氧的測量。這種分析儀在測量中不受被測氣體的導(dǎo)熱性、密度變化等影，與熱磁式氧分析儀相比，有其獨到的優(yōu)越性，得到越來越廣泛廣泛的應(yīng)用。測量原理

測量原理如圖3－13所示，在不均勻磁場中放置一空心球，球體內(nèi)部充以弱抗磁性氣體，如高純度氮氣或氫氣。顯然，球體在磁場中將受到沿X方向的排斥力，該力的大小取決于球體在磁場中所獲得的能量。球體受力的大小與磁場中充人的介質(zhì)的體積磁化率有關(guān)。如果在磁場中充人被測氣體，而被測氣體的體積磁化率又取決于其中的氧含量，這樣，球體所受力F的大小就反映了被測氣體的氧含量。這就是磁力機械式氧分析儀的測量原理。

結(jié)構(gòu)如圖3一14所示，在一個密閉的氣室中，裝有兩對不均勻磁場的磁極，它們的磁場強度梯度正好相反。兩個空心球組成啞鈴狀，中間用一根彈性金屬帶將啞鈴懸掛起來，使兩個空心球置于兩對磁極的間隙中，金屬帶固定在殼體上，這樣，啞鈴只能以金屬帶為軸轉(zhuǎn)動而不能上下移動。在啞鈴與金屬帶交點處裝一平面反射鏡。

被測樣氣由人口進人氣室后，它就充滿了氣室。兩個空心球被樣氣所包圍，被測樣氣的氧含量不同，其體積磁化率k值也不同，球體所受到的作用力FM就不同。如果啞鈴上的兩個空心球體積相同，體積磁化率值相等，兩個球體受到的力大小相等、方向相反，對于中心支撐點金屬帶而言，它受到的是一個力偶MM的作用，這個力偶促使啞鈴以金屬帶為軸心偏轉(zhuǎn)。該力偶矩為MM=FM×2RP式中RP―球體中心至金屬帶的垂直距離（啞鈴的力臂）。

在啞鈴做角位移的同時，金屬帶會產(chǎn)生一個抵抗啞鈴偏轉(zhuǎn)的復(fù)位力矩以平衡MM，被測樣氣中的氧含量不同，旋轉(zhuǎn)力矩和復(fù)位力矩的平衡位置不同，也就是啞鈴的偏轉(zhuǎn)角度Ψ不同，這樣，啞鈴偏轉(zhuǎn)角度Ψ的大小，就反映了被測氣體中氧含量的多少。對啞鈴偏轉(zhuǎn)角度Ψ的測量，大多是采用光電系統(tǒng)來完成的，如圖3－15所示，由光源發(fā)出的光投射在平面反射鏡上，反射鏡再把光束反射到兩個光電元件（如硅光電池）上。在被測樣氣不含氧時，空心球處于磁場的中間位置，此時，平面反射鏡將光源發(fā)出的光束均衡地反射在兩個光電元件上，兩個光電元件接受的光能相等，一般兩個光電元件采用差動方式連接，因此，光電組件輸出為零，儀表最終輸出也為零。

當(dāng)被測樣氣中有氧存在時，氧分子受磁場吸引，沿磁場強度梯度方向形成氧分壓壓差，其大小隨氧含量不同而異，該壓力差驅(qū)動空心球移出磁場中心位置，于是啞鈴偏轉(zhuǎn)一個角度，反射鏡隨之偏轉(zhuǎn)，反射出的光束也隨之偏移，這時，兩個光電元件接受到的光能量出現(xiàn)差值，光電組件有毫伏電壓信號輸出。被測氣體中氧含量越高，光電組件輸出信號越大。該信號經(jīng)反饋放大器放大作為儀表的輸出。為了改善分析儀的輸出線性，有的儀表在空心球的外圍環(huán)繞一匝金屬絲，該金屬絲在電路上接受輸出電流的反饋，對啞鈴產(chǎn)生一個附加復(fù)位力矩，從而使啞鈴的偏轉(zhuǎn)角度Ψ大大減小。特點（1）、在0～100％范圍內(nèi)線性刻度，可制成多量程的分析儀。（2）、靈敏度高，可實現(xiàn)對微量氧的分析。（3）、測量室內(nèi)沒有熱源存在，不受熱導(dǎo)率高的背景氣組分的影響，但應(yīng)考慮像氧化氮等較強順磁性氣體的干擾，實際應(yīng)用中應(yīng)將這些組分除掉。（4）、樣氣壓力、環(huán)境溫度的變化以及檢測器的振動都會給測量帶來影響，因此，分析儀應(yīng)有穩(wěn)壓、恒溫、防振措施。

第三節(jié)紅外線氣體分析儀原理

由于各種多元子氣體（CO、CO2、CH4等），對紅外線這一段電磁波都具有一定的吸收能力，而且這種吸收能力對波長具有選擇性，就是說某一種氣體只對某一段紅外線光譜的輻射能具有吸收能力，而對其余波段的輻射能則不能吸收，只有在紅外線光譜的頻率與分子本身的特定頻率相一致時，這種分子才能吸收紅外光譜輻射能。這種分子吸收輻射能后，可部分地轉(zhuǎn)化為熱能，使溫度升高。正因為紅外線的這個特點，才利用熱敏電阻或熱電堆等熱元件作為接受元件來測量輻射能的大小，紅外線氣體分析儀就是基于這些特征工作的，它主要利用的是1～25μm之間的一段紅外線光譜，來間接測量混合氣體中被測氣體的濃度。適用被測氣體

COCO2CH4C2H2NH3等但是無極性同核雙原子結(jié)構(gòu)的氣體，如N2、O2、H2、Cl2及各種惰性氣體，如He、Ne、Ar等并不吸收1～25μm波長范圍內(nèi)的紅外輻射能，所以工業(yè)紅外線氣體分析器不能用來分析這類氣體。特點靈敏度高精度高有良好的選擇性操作簡單，維護方便能連續(xù)分析并自動控制紅外線氣體分析儀的類型

分為分光式和不分光式工業(yè)上使用的紅外線氣體分析儀大多是不分光的，可分為正式和負式。負式的特點是進入測量氣室的混合氣體，其待測組分的濃度越大，測量后輸出的信號越小，即待測組分的濃度與輸出信號的大小成反比。這種分析儀靈敏度低，應(yīng)用也少，這里就不再介紹。正式分析儀的結(jié)構(gòu)原理與負式大部分相同，見圖4－3所示：

1是輻射光源，發(fā)射出一定波長的紅外線，經(jīng)反射鏡2后，分成兩束平行的紅外線光束，3是切光片，由同步電機帶動，做周期轉(zhuǎn)動，將兩束紅外線光按一定周期切割，即連續(xù)周期性的遮斷紅外線光束，使兩束原來連續(xù)的平行的紅外線光束變成了斷續(xù)的脈沖式的紅外線光束，其脈沖頻率一般在3～25Hz之間，要求使兩束紅外線的波長范圍與發(fā)射輻射能量基本相同。

兩束脈沖紅外線光中的一束經(jīng)過參比氣室4、過濾氣室6進入接收器氣室8。另一束脈沖紅外線光則經(jīng)過測量氣室5、過濾器氣室7，進人接收器氣室9。接收器氣室8和9實際上是一個整體的兩部分，中間用薄膜隔開。薄膜有兩片，靠8一側(cè)的那片可根據(jù)室內(nèi)壓力的大小做彈性變形，叫動片。靠9一側(cè)的那一片是固定的，不能動，叫定片。參比氣室4中封裝了不吸收紅外線的中性氣體，如N2等，其作用是保證兩束平行的脈沖紅外線的光學(xué)長度相等，也就是光程加上窗口的數(shù)值相等。

經(jīng)過參比氣室4后的紅外線其波長和光強與進人參比氣室前基本不變。但另外經(jīng)過測量氣室5的那一束紅外線，由于測量氣室5中待測組分按其特征吸收波長，吸收了相當(dāng)一部分的紅外線，所以射出測量氣室5的紅外線光強是隨待測組分的濃度不同而變化的，待測組分的濃度高，吸收紅外線多，濃度低，吸收紅外線少。從測量氣室5出來的那一束光強發(fā)生了變化的紅外線脈沖光束，經(jīng)過過濾器氣室7，進入接收器氣室9。這樣進入接收器氣室（檢測器）兩邊的兩束脈沖紅外線光的光強是不相等的。從參比氣室4來的那一束脈沖紅外線的光強因為沒有被吸收，所以其光強要大于經(jīng)測量氣室5進人接收器氣室的那一束。

接收器氣室8、9中封裝著與待測氣體組分濃度相同的組分和中性氣體的混合氣體，其中與待測組分相同的組分將仍對紅外線吸收，吸收后氣體分子熱運動加劇，體積膨脹，壓力發(fā)生變化。由于進人接收器氣室兩側(cè)的脈沖紅外線能量不同，所以兩側(cè)吸收的能量也就不同，導(dǎo)致兩側(cè)的溫度變化不同，自然兩側(cè)的壓力也就不同了，靠8一側(cè)的壓力必然大于靠9一側(cè)的壓力，這就使動片與定片的距離發(fā)生變化。而動片與定片組成的測量元件10是一個電容器，兩片之間距離的變化將引起電容量的變化，將這個變化的電容量轉(zhuǎn)變成為電壓信號，再經(jīng)放大器11，就可用顯示或記錄儀將其顯示或記錄下來，儀表顯示或記錄的信號就代表待分析氣體組分的濃度。

從以上的敘述中可以看出，待測氣體組分的濃度越高，進人接收器氣室的兩束脈沖紅外線光的能量差別就越大，電容量的變化也就越大，則最后的輸出信號也就越大，這就是被稱為正式紅外線氣體分析儀的原理所在。紅外線氣體分析儀的組成及主要元件（1）、光源（輻射能），包括輻射源和反光鏡（2）、窗口材料（晶片）（3）、氣室：有測量氣室、參比氣室和濾波氣室（4）、檢測器（接收器）：工業(yè)用的紅外線檢測器主要有薄膜微音式檢測器、熱電偶式檢測器、半導(dǎo)體光電式檢測器等，目前大都采用薄膜微音器（又稱薄膜電容檢測器或電容微音器），它是儀表的心臟部件。日常維護（1）、每天應(yīng)做的工作（2）、定期應(yīng)做的工作第四節(jié)工業(yè)氣相色譜儀化工生產(chǎn)過程中對化學(xué)成分的監(jiān)視、檢測和控制對提高化工生產(chǎn)產(chǎn)品的產(chǎn)量、降低消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量及安全生產(chǎn)起著十分重要的作用。隨著工業(yè)和儀器儀表技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)氣相色譜儀在石油、化工、醫(yī)藥、冶金、環(huán)保等領(lǐng)域及科學(xué)研究工作中的應(yīng)用日漸普遍，在工業(yè)生產(chǎn)中成為人們不可缺少的工具。工業(yè)色譜儀是一種大型精密儀器，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，應(yīng)用中存在許多技術(shù)問題。工業(yè)氣相色譜儀主要由取樣和預(yù)處理裝置、檢測器、信號放大電器電路、顯示記錄數(shù)據(jù)處理器、控制器等五部分組成。如圖5－1所示。

圖5－1工業(yè)氣相色譜儀的組成分析氣經(jīng)過取樣和預(yù)處理裝置除去污物和水分獲得干凈、干燥的氣體，在載氣的攜帶下進人檢測器，首先利用氣體中各種組分在色譜柱中的氣相和固定相間的分配及吸附系數(shù)不同而進行分離，組分分離后依次進人熱導(dǎo)檢測器。不同的物質(zhì)熱導(dǎo)率不同，其傳熱的能力也不同，因此氣體中不同組分的熱導(dǎo)率也不同，將熱導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)化為熱敏元件電阻的變化，然后將電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏啃盘?，微弱的電量信號?jīng)放大電路處理后進行數(shù)據(jù)處理。最后送顯示記錄器。控制器控制各部分按預(yù)先安排的動作程序自動、協(xié)調(diào)、周期地工作。系統(tǒng)框圖如圖5－2所示。

色譜分析法的基本原理

分離原理：以氣相色譜為主討論色譜分析法的工作原理。工業(yè)中被測氣體多是由多種氣體組分組成的混合氣體，要定量分析其中需要了解或掌握的一個或多個氣體組分的含量有多少，就必須把它們進行分離。把混合氣體分離開的技術(shù)稱為分離技術(shù)。這里用來分離氣體的設(shè)備是色譜柱，它具有分離效率高，適用范圍廣，分析速度快，樣氣用量少等特點。色譜柱是色譜儀的心臟，沒有分離組分能力的色譜柱儀器將不能工作。下面討論氣液柱及氣固柱的分離原理。

將能分離混合組分的高沸點的有機溶液均勻、稀薄地徐在多孔的、惰性的固體顆粒上，這種高沸點的有機溶液稱為固定液（固定相）。惰性的固體顆粒稱為擔(dān)體。擔(dān)體起支撐固定液的作用。固定液起分離被測氣體組分的作用。當(dāng)待測氣體在載氣（流動相）的攜帶下進人色譜柱后，由于待測氣體內(nèi)的各組分在固定液中有各自不同的溶解能力，樣氣各組分的溶解度的不同決定了它們各自在色譜柱中的移動速度，溶解度小的組分被固定液滯留的時間短一些，溶解度大的組分被固定液滯留的時間就長一些，完全不溶解的組分隨載氣一起流動，首先流出色譜柱，溶解度大的則最后流出色譜柱，從而達到分離的目的。

用圖5－3表達這種分離過程。設(shè)待測氣體由A、B、C三個組分組成，設(shè)其組分濃度C>B>A。當(dāng)由載氣（流動相）帶人色譜柱后，在柱子的始端，由于組分C的溶解度大，它首先溶解到固定相中，在固定相中停留的時間最長，B組分次之，A組分的溶解度最小，在固定相中停留的時間最短。在流動相的攜帶下經(jīng)過多次的分配（溶解和解析），溶解度小的A組分首先流出色譜柱，隨后是B組分，C組分最后流出。通過以上過程就把待測氣體中的各組分完全分離出來。

色譜圖及常用參數(shù)色譜儀的基本功能是先將被分析的氣體中的組分進行分離，然后通過檢測器轉(zhuǎn)換成電信號，電信號放大后在記錄儀上