气相色谱仪流量控制原理与维护 —— 皂膜流量计的原理和使用注意事项
概述
皂膜流量计属于体积型流量计，可以直接测定气体的流速。其结构简单，成本低廉，测量精度较高，维护成本低，无需外接电源即可使用。
皂膜流量计的原理
根据气体流量的物理意义——单位时间内流过待测平面的气体体积——可知，常见的压差式流量计、质量流量计都属于使用间接测定方式测定气体流速的流量计（压差式流量计通过测量气体流过阻尼产生的压力差测定气体流量，质量流量计通过测定气体流过热敏感元件产生的温度场变化测定气体流量）。
皂膜流量计可以直接测定气体在确定时间流过的体积，属于直接测定方式的流量计，需要配合秒表之类的计时器一同使用，其基本结构如图1所示，由具有准确体积刻度的玻璃管和装有皂液的橡胶储液器组成，被测定的气体由玻璃管下方的三通入口接头引入流量计。
图1 玻璃管皂膜流量计结构
工作时手工挤压储液器，使皂液液面高于入口接头，皂液将会形成一个薄层的皂膜。在待测气体的推动下，皂膜沿着玻璃管向上移动，气相色谱工作者使用秒表测量皂膜流过确定体积所消耗的时间，即可计算出气体的流速（单位：ml/min）。
例如皂膜移动10mL体积所需时间为15s，那么气体流速为
F = ( 10/15) * 60 ，即40mL/min。
皂膜流量计在使用过程中会受到流量计玻璃管内壁清洁程度、玻璃管湿润情况、实验员操作等因素的干扰，测量精度相对不高。
某些型号的皂膜流量计采用了多段不同内径的玻璃管，用以测量不同数值范围的气体流量。例如1ml/min左右的色谱柱流量和隔垫吹扫流量，以及数十ml/min的气相色谱仪进样口分流出口流量。
皂膜流量计的特点和使用注意事项
皂膜流量计的测定结果需要进行温度、压力和水蒸气压的校准，才可以给出准确的气体流量。
需要特别注意的，流过皂膜流量计的气体并非处于干燥状态，而是在室温下被水蒸气饱和的“潮湿”气体。即气体中包含有在工作温度和压力下的饱和水蒸气，计算时需要考虑水蒸气压的因素。
那么真实气体流速为：
F1 = F （Po-Pw）/ Po
式中：
F 计算流速
Po 气体压力
Pw 工作温度下的水饱和蒸气压
F1 修正后的真实气体流速
附表为不同温度下水饱和蒸气压数值
温度 | 压力（bar） |
20 | 0.0231 |
22 | 0.0261 |
24 | 0.0294 |
26 | 0.0332 |
28 | 0.0373 |
30 | 0.0419 |
32 | 0.0469 |
皂膜流量计使用相对不便，测量的精确度受到使用人员的操作熟练程度的影响。随着电子技术和传感器技术的发展，出现了电子式的皂膜流量计，通过电子器件来确定皂膜的运行速度，显著提高了皂膜流量计的测定精确程度，如图2所示。
图2 电子皂膜流量计
小结
皂膜流量计的基本原理和使用注意事项。
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