مقدمه ای مفصل بر روش های کالیبراسیون برای آشکارسازهای گاز

مقدمه ای مفصل بر روش های کالیبراسیون برای آشکارسازهای گاز

کالیبراسیون آشکارساز گاز به نوع و محدوده غلظت گاز بستگی دارد. به منظور دستیابی به دقت رضایت بخش، مخلوط گاز هدف و گاز محیطی یک گاز کالیبراسیون خوب است. در واقع بیشتر گازهای کالیبراسیون از کارخانه شیمیایی خریداری می شود.

الف. گاز کالیبراسیون پیش مخلوط

روش پیش اختلاط گازهای کالیبراسیون بهترین و محبوب ترین روش برای کالیبراسیون سنسور گاز است. گازهای کالیبراسیون مخلوط شده را می توان فشرده و با فشار معینی در سیلندرهای گاز ذخیره کرد. این بطری ها می توانند در هر اندازه ای باشند، اما در حین کالیبراسیون در محل، افراد سیلندرهای گاز کوچک و سبک وزن را ترجیح می دهند. این سیلندرهای گاز کوچک و قابل حمل را می توان به دو دسته تجهیزات گاز کم فشار و فشار قوی تقسیم کرد.

سیلندرهای گاز کم فشار با دیواره های نازک و وزن سبک معمولاً غیر قابل بازیافت و یکبار مصرف هستند. سیلندرهای گاز فشار قوی برای مواد شیمیایی خالص و خطرناک طراحی شده اند. برای گازهای کالیبراسیون، این سیلندرها معمولاً دارای دیواره های ضخیم هستند و می توانند فشار 2000 psi را تحمل کنند.

برای کالیبره کردن سنسور و خروج گاز پرفشار از سیلندر فشار قوی، به یک کاهنده فشار نیاز است. از یک کنترل کننده فشار، یک گیج فشار و یک سوراخ محدود کننده جریان تشکیل شده است. حفره محدود کننده جریان نوعی سوراخ خط بسیار کوچک است که اجازه می دهد مقدار مشخصی از جریان هوا تحت فشار معینی جریان یابد.

در طول فرآیند کالیبراسیون، برخی از سنسورها برای به دست آوردن قرائت های مناسب نیاز به رطوبت و رطوبت دارند. این فرآیند مرطوب سازی همانند تنظیمات صفر سنسور است.

ب. تجهیزات نفوذ

دستگاه نفوذ یک ظرف مهر و موم شده حاوی مواد شیمیایی تعادل گاز-مایع است. مولکول های گاز از طریق لبه ها یا پوشش بالایی ظرف نفوذ می کنند. میزان نفوذ مولکول های گاز به نفوذپذیری و دمای ماده بستگی دارد. نفوذپذیری در مدت زمان طولانی پایدار است. یک گاز کالیبراسیون ثابت که از اختلاط با مواد شیمیایی نافذ تشکیل می شود، نفوذپذیری آن پس از تعیین دما مشخص می شود. این به یک دستگاه اندازه گیری کالیبر دمای ثابت و یک کنترل کننده جریان نیاز دارد. با این حال، لوله نفوذ به طور مداوم مواد شیمیایی را با سرعت ثابتی حمل می کند، که منجر به مشکلات ذخیره سازی و ایمنی می شود. نفوذپذیری یک گاز معین ممکن است برای کاربرد خیلی زیاد یا خیلی کم باشد. به عنوان مثال، گازهای فشار بخار بالا خیلی سریع نفوذ می کنند، در حالی که مواد شیمیایی گازی با فشار بخار بسیار کم نفوذپذیری بسیار پایینی برای هر منظوری دارند.

بیشتر دستگاه های نفوذ را می توان در آزمایشگاه ها یافت و اغلب در ابزارهای تحلیلی استفاده می شود. برای نظارت بر گاز، غلظت مورد نیاز برای کالیبراسیون سنسور معمولی تجهیزات با نفوذپذیری بالا است. بنابراین کاربرد آن محدود است.

ج. کالیبراسیون متقاطع

با استفاده از روش های کالیبراسیون متقاطع، هر سنسور عمدتاً تحت تأثیر تداخل گازهای دیگر قرار می گیرد. به عنوان مثال، برای کالیبراسیون 100 درصد LEL گاز اتان، معمولاً 50 درصد ELE گاز متان به جای گاز اتان واقعی استفاده می شود. این به این دلیل است که اتان در دمای اتاق مایع با فشار بخار کم است. بنابراین، استفاده از مخلوط * * و نگهداری آن در فشار بالا مشکل است.

به عبارت دیگر، متان فشار بخار بالایی دارد و بسیار پایدار است. علاوه بر این، می توان آن را با هوا مخلوط کرد و در فشار بالا نگهداری کرد. در مقایسه با مخلوط اتان، متان را می توان برای اهداف کالیبراسیون بیشتر استفاده کرد و طول عمر بالایی دارد. مخلوط اتان 50 درصد به راحتی بدست می آید. بنابراین، سازندگان دستگاه های هشدار دهنده گاز قابل احتراق استفاده از متان را به عنوان جایگزینی برای کالیبراسیون سایر گازها توصیه می کنند.

دو روش برای استفاده از متان به عنوان جایگزینی برای کالیبراسیون سایر گازها وجود دارد.

روش اول کالیبره کردن آلارم گاز قابل احتراق با متان است و در عین حال قرائت بدست آمده را در ضریب پاسخ در دفترچه راهنما ضرب می کنیم تا قرائت گازهای دیگر جایگزین شود. متداول ترین سنسورهای کاتالیزوری اینگونه هستند.

سنسور نوع کاتالیزوری یک خروجی خطی است، بنابراین استفاده از ضریب پاسخ با محدوده مقیاس کامل مطابقت دارد. به عنوان مثال، هنگام کالیبره کردن سنسور با متان، خروجی پنتان تنها نصف متان است. بنابراین ضریب پاسخ پنتان {{0}}.5 است. بنابراین وقتی سنسور واقعاً پنتان را تشخیص می‌دهد و از کالیبراسیون متان استفاده می‌کند، قرائت در 0.5 ضرب می‌شود تا قرائت پنتان به دست آید.

روش دوم همچنان از متان به عنوان گاز کالیبراسیون استفاده می کند، اما قرائت کالیبراسیون دو برابر است. به عنوان مثال، استفاده از گاز کالیبراسیون متان 50 درصد LEL برای کالیبره کردن 100 درصد LEL پنتان. اگرچه از گاز متان برای کالیبراسیون استفاده شد، اما قرائت دستگاه پس از کالیبراسیون غلظت گاز پنتان است.

د. اختلاط گاز

همه گازهای کالیبراسیون در دسترس نیستند. حتی اگر در دسترس باشد، ممکن است گاز کالیبراسیون در غلظت خاصی یا مخلوط پس زمینه ثابت در دسترس نباشد. با این حال، بسیاری از مخلوط‌ها را می‌توان برای مانیتورهای گاز با محدوده غلظت پایین پس از رقیق‌سازی کالیبره کرد.