اصل عملکرد آشکارساز گاز مادون قرمز

اصل عملکرد آشکارساز گاز مادون قرمز

آشکارساز گاز مادون قرمز یک دستگاه تشخیص گاز متداول است که با اندازه گیری ویژگی های جذب گاز مورد نظر در محدوده طیفی مادون قرمز به تشخیص گاز دست می یابد. آشکارسازهای گاز مادون قرمز دارای مزایایی مانند دقت بالا، پاسخ سریع و پایداری خوب هستند و به طور گسترده در زمینه های نظارت صنعتی و محیطی استفاده می شوند.

اصل کار یک آشکارساز گاز مادون قرمز را می توان به سادگی به صورت مراحل زیر خلاصه کرد: منبع نور مادون قرمز یک پرتو مادون قرمز تولید می کند که با انتقال گاز اندازه گیری شده در اتاق گاز شناسایی می شود و سپس از طریق یک مادون قرمز به آشکارساز مادون قرمز می رسد. فیلتر آشکارساز مادون قرمز سیگنال نور مادون قرمز دریافتی را به سیگنال الکتریکی مربوط به غلظت گاز اندازه‌گیری شده تبدیل می‌کند و سپس سیگنال را تقویت و پردازش می‌کند تا در نهایت مقدار غلظت را نمایش یا خروجی دهد.

در آشکارسازهای گاز مادون قرمز، منبع نور مادون قرمز یک جزء حیاتی است. دو منبع نور مادون قرمز متداول وجود دارد: نوع تابش حرارتی و نوع نیمه رسانا. منابع نور مادون قرمز از نوع تابش حرارتی معمولاً از موادی مانند سیم های گرمایش، قطره چکان ها یا کاربیدهای سیلیکون برای انتشار تابش مادون قرمز از طریق گرمایش مقاومتی استفاده می کنند. منابع نور مادون قرمز نیمه رسانا معمولاً از دیودهای ساطع نور مادون قرمز (IR LED) به عنوان منبع نور استفاده می کنند که دارای مزایایی مانند قدرت کم و طول عمر طولانی هستند.

عملکرد فیلتر مادون قرمز این است که نور مادون قرمز را به صورت انتخابی منتقل می کند در حالی که از طول موج های دیگر نور محافظت می کند. با توجه به ویژگی ها و الزامات تشخیص گاز آزمایش شده، طول موج های مختلف فیلترهای مادون قرمز را می توان انتخاب کرد. آشکارسازهای مادون قرمز برای دریافت نور مادون قرمز ارسال شده از طریق فیلترها و تبدیل سیگنال های نور مادون قرمز به سیگنال های الکتریکی برای پردازش بعدی استفاده می شوند. دو آشکارساز مادون قرمز متداول وجود دارد: رسانای نوری و ترموالکتریک. آشکارسازهای فروسرخ رسانای نوری معمولاً از موادی مانند HgCdTe برای تبدیل سیگنال‌های نور مادون قرمز از طریق اثرات فوتوالکتریک استفاده می‌کنند. آشکارسازهای مادون قرمز ترموالکتریک تبدیل سیگنال را با اندازه گیری تغییرات دما ایجاد شده توسط سیگنال های نور مادون قرمز به دست می آورند.

هنگام استفاده از آشکارساز گاز مادون قرمز، اولین قدم تأیید ویژگی های جذب گاز اندازه گیری شده به سمت نور مادون قرمز است. میزان جذب گازهای مختلف طول موج های خاصی از نور مادون قرمز متفاوت است، بنابراین انتخاب فیلترها و آشکارسازهای مناسب بسیار مهم است. در مرحله دوم، لازم است که آشکارساز گاز مادون قرمز را به گاز اندازه گیری شده مربوطه کالیبره کنید. در طول فرآیند کالیبراسیون، لازم است نمونه ای از گاز اندازه گیری شده با غلظت مشخص تهیه شود و حساسیت و برد دستگاه بر اساس سیگنال تولید شده توسط نمونه تنظیم شود تا از صحت نتایج تشخیص اطمینان حاصل شود.

در کاربردهای عملی، آشکارسازهای گاز مادون قرمز اغلب مجهز به صفحه نمایش LCD یا رابط های دیجیتال برای نمایش بصری نتایج اندازه گیری هستند. در عین حال، می‌توان داده‌ها را برای ضبط و تجزیه و تحلیل با اتصال رایانه‌ها یا دستگاه‌های جمع‌آوری داده به سیستم پردازش داده خروجی داد. علاوه بر این، برخی از آشکارسازهای گاز مادون قرمز پیشرفته نیز می‌توانند به دستگاه‌های هشدار مجهز شوند که می‌توانند در زمان تشخیص غلظت‌های غیرعادی گاز، هشدار را به موقع صادر کنند و ایمنی را تضمین کنند.

به طور خلاصه، آشکارسازهای گاز مادون قرمز با اندازه‌گیری ویژگی‌های جذب گازهای هدف در محدوده طیفی مادون قرمز، به تشخیص گاز دست می‌یابند. اصل کار آن بر اساس اثر هم افزایی منبع نور مادون قرمز، فیلتر مادون قرمز و آشکارساز مادون قرمز است. هنگام استفاده از آشکارساز گاز مادون قرمز، باید فیلترها و آشکارسازهای مناسب را بر اساس ویژگی های گاز اندازه گیری شده انتخاب کرد و محدوده کاری و حساسیت مناسب را کالیبره و تنظیم کرد.