اصل تشخیص دتکتورهای گاز را به تفصیل توضیح دهید
آشکارساز گاز ابزاری است که به طور خاص برای تشخیص غلظت ایمن گازها طراحی شده است. اصل کار آن عمدتاً شامل تبدیل سیگنالهای غیر الکتریکی فیزیکی یا شیمیایی جمعآوریشده توسط حسگرهای گاز به سیگنالهای الکتریکی و سپس تصحیح و فیلتر کردن سیگنالهای الکتریکی فوق از طریق مدارهای خارجی است. سپس سیگنال های پردازش شده توسط ماژول های مربوطه برای دستیابی به تشخیص گاز کنترل می شوند. با این حال، هسته آشکارساز گاز یک جزء حسگر داخلی است که اصول فناوری تشخیص را بر اساس گازهای مختلف شناسایی شده متمایز می کند. اصول آن عمدتاً به شش دسته زیر تقسیم می شود:
1) اصل احتراق کاتالیزوری:
سنسور احتراق کاتالیزوری از اصل اثر حرارتی احتراق کاتالیزوری استفاده می کند که از یک پل اندازه گیری تشکیل شده از جفت شدن عناصر تشخیص و عناصر جبرانی تشکیل شده است. تحت شرایط دمایی معین، گاز قابل احتراق بر روی سطح حامل عنصر تشخیص و تحت عمل کاتالیزور تحت احتراق بدون شعله قرار می گیرد. دمای حامل افزایش مییابد و مقاومت سیم پلاتین داخل آن نیز بر همین اساس افزایش مییابد و باعث میشود که پل تعادل تعادل خود را از دست داده و سیگنال الکتریکی متناسب با غلظت گاز قابل احتراق تولید کند، با اندازهگیری میزان تغییر مقاومت سیم پلاتین غلظت گازهای قابل احتراق را می توان تعیین کرد.
عمدتا برای تشخیص گازهای قابل احتراق، با خطی بودن سیگنال خروجی خوب، شاخص قابل اعتماد، قیمت مقرون به صرفه و بدون آلودگی متقابل با سایر گازهای غیر قابل احتراق استفاده می شود.
2) اصل مادون قرمز:
یک حسگر مادون قرمز به طور مداوم گاز مورد نظر را از داخل ظرفی با طول و حجم معین عبور می دهد و یک پرتو نور مادون قرمز را از یکی از دو صفحه انتهایی شفاف ظرف ساطع می کند. هنگامی که طول موج حسگر مادون قرمز با طیف جذب گاز اندازهگیری شده منطبق میشود، انرژی مادون قرمز جذب میشود و کاهش شدت نور مادون قرمز که از گاز اندازهگیری شده عبور میکند، با قانون لامبرت بیر مطابقت دارد. هر چه غلظت گاز بیشتر باشد، تضعیف نور بیشتر است. در این مرحله، جذب نور مادون قرمز به طور مستقیم با غلظت ماده جاذب متناسب است و بنابراین غلظت گاز را می توان با اندازه گیری تضعیف نور مادون قرمز توسط گاز اندازه گیری کرد.
عمر طولانی (3 تا 5 سال عمر مفید)، حساسیت بالا، پایداری خوب و بدون سمیت، تداخل کمتر محیط و عدم وابستگی به اکسیژن. حسگرهای گاز مادون قرمز دارای حساسیت نظارتی بالایی هستند و می توانند حتی مقادیر کمی از PPB یا غلظت های پایین گازهای درجه PPM را به دقت تشخیص دهند. محدوده اندازه گیری گسترده است و به طور کلی می تواند گاز با غلظت بالا 100 درصد VOL را تجزیه و تحلیل کند و همچنین آنالیز غلظت پایین 1ppb را تجزیه و تحلیل کند.
3) اصول الکتروشیمیایی:
سنسورهای الکتروشیمیایی معمولاً از سه بخش تشکیل شدهاند: الکترودها، الکترولیتها و الکترودهای نیمهرسانا که اجزای اصلی حسگر هستند. آنها از فلز یا مواد نیمه هادی ساخته شده اند و می توانند با مولکول های گاز واکنش شیمیایی نشان دهند. الکترولیت یک مایع رسانا است که می تواند الکترودها را با نیمه هادی ها وصل کند تا یک مدار کامل را تشکیل دهد. نیمه هادی ماده خاصی است که می تواند سیگنال جریان بین الکترود و الکترولیت را به سیگنال دیجیتال تبدیل کند و در نتیجه به تشخیص غلظت گاز دست یابد.
اصل کار حسگرهای گاز الکتروشیمیایی بر اساس واکنش های ردوکس است. هنگامی که مولکول های گاز با سطح الکترود تماس پیدا می کنند، تحت یک واکنش اکسیداسیون-کاهش قرار می گیرند و یک سیگنال جریان تولید می کنند. این سیگنال جریان می تواند از طریق یک الکترولیت به نیمه هادی منتقل شود و سپس به سیگنال دیجیتال تبدیل شود. اندازه سیگنال دیجیتال به طور مستقیم با غلظت گاز متناسب است، بنابراین غلظت گاز را می توان با اندازه گیری اندازه سیگنال دیجیتال تعیین کرد.
عمدتا برای تشخیص گازهای سمی، با حساسیت بالا، سرعت پاسخ سریع، قابلیت اطمینان خوب و عمر طولانی استفاده می شود. این می تواند گازهای مختلف مانند مونوکسید کربن، دی اکسید کربن، اکسیژن، نیتروژن و غیره را شناسایی کند. کاربردهای گسترده ای در صنایع، مراقبت های بهداشتی، حفاظت از محیط زیست و سایر زمینه ها دارد.
4) اصل فوتیونیزاسیون PID:
اصل PID این است که گازهای آلی تحت تحریک منبع نور UV یونیزه می شوند. PID از یک لامپ UV (فرابنفش) استفاده می کند و ماده آلی تحت تحریک لامپ UV یونیزه می شود. "قطعات" یونیزه شده بارهای مثبت و منفی را حمل می کنند و در نتیجه جریان الکتریکی بین دو الکترود ایجاد می شود. آشکارساز جریان را تقویت می کند و غلظت گاز VOCs را از طریق ابزار و تجهیزات نمایش می دهد.
عمدتاً برای نظارت بر صنعت پالایش، رسیدگی اضطراری نشت های شیمیایی خطرناک، تعیین مناطق خطرناک برای نشت، نظارت بر ایمنی ایستگاه های مخزن نفت، و نظارت بر راندمان تصفیه تخلیه مواد آلی استفاده می شود.
5) اصل هدایت حرارتی:
تجزیه و تحلیل غلظت گاز اندازه گیری شده عمدتاً با اندازه گیری تغییر در هدایت حرارتی گاز مخلوط به دست می آید. معمولاً اختلاف رسانایی حرارتی سنسور گاز از طریق مدار به تغییر مقاومت تبدیل می شود. روش تشخیص سنتی این است که گاز را برای آزمایش به یک محفظه گاز بفرستید، جایی که مرکز اتاق گاز یک عنصر حساس به حرارت است، مانند یک مقاومت حساس به حرارت، سیم پلاتین یا سیم تنگستن. هنگامی که تا یک دمای معین گرم می شود، تغییر در هدایت حرارتی گاز مخلوط به تغییر در مقاومت عنصر حساس به حرارت تبدیل می شود. اندازه گیری دقیق تغییر در مقدار مقاومت نسبتاً آسان است.
6) اصول نیمه هادی:
حسگرهای گاز نیمه هادی با استفاده از واکنش اکسیداسیون-کاهش گاز در سطح نیمه هادی ها برای ایجاد تغییر در مقدار مقاومت اجزای حساس ساخته می شوند. هنگامی که یک دستگاه نیمه هادی به حالت پایدار گرم می شود و در تماس گاز با سطح نیمه هادی جذب می شود، مولکول های جذب شده ابتدا آزادانه در سطح جسم پخش می شوند و انرژی جنبشی خود را از دست می دهند. برخی از مولکولها تبخیر میشوند، در حالی که مولکولهای باقیمانده تحت تجزیه حرارتی و جذب روی سطح جسم قرار میگیرند. هنگامی که عملکرد یک نیمه هادی کمتر از میل ترکیبی مولکول جذب شده باشد، مولکول جذب شده الکترون ها را از دستگاه می گیرد و به یک جذب یون منفی تبدیل می شود و یک لایه بار روی سطح نیمه هادی ایجاد می کند.
