اصل تشخیص دتکتور گاز را به طور کامل توضیح دهید.
آشکارساز گاز ابزاری است که به طور ویژه برای تشخیص غلظت ایمن گاز طراحی شده است. اصل کار آن عمدتاً تبدیل سیگنال های غیر الکتریکی فیزیکی یا شیمیایی جمع آوری شده توسط سنسور گاز به سیگنال های الکتریکی و سپس تصحیح و فیلتر کردن سیگنال های الکتریکی فوق از طریق مدارهای خارجی و کنترل ماژول های مربوطه از طریق این سیگنال های پردازش شده برای تحقق تشخیص گاز است. . با این حال، هسته آشکارساز گاز، اجزای حسگر داخلی است. با توجه به گازهای مختلف شناسایی شده، اصول فناوری تشخیص متفاوت است و اصول عمدتا به شش دسته زیر تقسیم می شوند:
1) اصل احتراق کاتالیزوری:
سنسور احتراق کاتالیزوری از اصل اثر حرارتی احتراق کاتالیستی برای تشکیل یک پل اندازه گیری استفاده می کند. در شرایط دمایی معین، گاز قابل احتراق روی سطح حامل عنصر تشخیص و تحت تأثیر کاتالیزور بدون شعله میسوزد و دمای حامل افزایش مییابد و مقاومت سیم پلاتینی که از آن عبور میکند نیز افزایش مییابد. که پل تعادل تعادل را از دست می دهد و سیگنال الکتریکی متناسب با غلظت گاز قابل احتراق تولید می کند. با اندازه گیری تغییر مقاومت سیم پلاتین می توان غلظت گاز قابل احتراق را تشخیص داد.
این عمدتا برای تشخیص گاز قابل احتراق، با خطی بودن سیگنال خروجی خوب، شاخص قابل اعتماد، قیمت مقرون به صرفه و بدون عفونت متقابل با سایر گازهای غیر قابل احتراق استفاده می شود.
2) اصل مادون قرمز:
سنسور مادون قرمز به طور مداوم گاز مورد نظر را از ظرفی با طول و حجم معین عبور می دهد و یک پرتو نور مادون قرمز را از کنار یکی از دو وجه انتهایی محفظه قابل نفوذ به نور ساطع می کند. هنگامی که طول موج سنسور مادون قرمز با خط جذب گازی که باید اندازهگیری شود منطبق باشد، انرژی مادون قرمز جذب میشود و کاهش شدت نور نور مادون قرمز پس از عبور از گاز مورد اندازهگیری، قانون لامبرت-بیر را برآورده میکند. هر چه غلظت گاز بیشتر باشد، تضعیف نور بیشتر می شود. در این زمان، جذب پرتوهای مادون قرمز نسبت مستقیمی با غلظت مواد جاذب نور دارد، بنابراین غلظت گاز را می توان با اندازه گیری تضعیف اشعه مادون قرمز توسط گاز اندازه گیری کرد.
سنسور گاز مادون قرمز دارای ویژگی های عمر طولانی (3-5 سال)، حساسیت بالا، پایداری خوب، عدم سمیت، تداخل کمتر از محیط و عدم وابستگی به اکسیژن و غیره است. سنسور گاز مادون قرمز دارای حساسیت نظارتی بالایی است. و می تواند حتی گاز میکرو PPB یا PPM با غلظت پایین را به دقت تشخیص دهد. محدوده اندازه گیری گسترده است، به طور کلی، گاز 100٪ VOL با غلظت بالا قابل تجزیه و تحلیل است، و تجزیه و تحلیل غلظت پایین سطح 1ppb نیز می تواند انجام شود.
3) اصل الکتروشیمیایی:
سنسور الکتروشیمیایی معمولاً از سه قسمت تشکیل شده است: الکترود، الکترولیت و الکترود نیمه رسانا بخشهای اصلی حسگر هستند که از فلز یا مواد نیمهرسانا ساخته شدهاند و میتوانند با مولکولهای گاز واکنش شیمیایی 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 به این ترتیب غلظت گاز را تشخیص دهد.
اصل کار سنسور گاز الکتروشیمیایی بر اساس واکنش ردوکس است. هنگامی که مولکول های گاز با سطح الکترود تماس پیدا می کنند، تحت واکنش ردوکس قرار می گیرند و سیگنال های جریان تولید می کنند. این سیگنال جریان می تواند از طریق الکترولیت به نیمه هادی منتقل شود و سپس به سیگنال دیجیتال تبدیل شود. سیگنال دیجیتال با غلظت گاز متناسب است، بنابراین غلظت گاز را می توان با اندازه گیری سیگنال دیجیتال تعیین کرد.
عمدتا برای تشخیص گازهای سمی، با حساسیت بالا، پاسخ سریع، قابلیت اطمینان خوب و عمر طولانی استفاده می شود. این می تواند انواع گازها مانند مونوکسید کربن، دی اکسید کربن، اکسیژن، نیتروژن و غیره را تشخیص دهد. این به طور گسترده ای در صنعت، مراقبت های پزشکی، حفاظت از محیط زیست و سایر زمینه ها استفاده می شود.
4) اصل فوتیونیزاسیون PID:
اصل PID این است که گاز آلی تحت تحریک منبع نور ماوراء بنفش یونیزه می شود. PID از یک لامپ UV استفاده می کند و ماده آلی تحت تحریک لامپ UV یونیزه می شود و "قطعات" یونیزه شده دارای بارهای مثبت و منفی هستند و در نتیجه جریانی بین دو الکترود ایجاد می شود. آشکارساز جریان را تقویت می کند و غلظت گاز VOCs را می توان از طریق ابزار و تجهیزات نمایش داد.
این عمدتا در نظارت بر صنعت پالایش نفت، درمان اضطراری نشت مواد شیمیایی خطرناک، تعریف منطقه خطر نشت، نظارت بر ایمنی مخازن نفت و پمپ بنزین ها، و نظارت بر انتشار مواد آلی و راندمان تصفیه استفاده می شود.
5) اصل هدایت حرارتی:
غلظت گاز اندازه گیری شده عمدتاً با اندازه گیری تغییر هدایت حرارتی گاز مخلوط تجزیه و تحلیل می شود. معمولاً اختلاف رسانایی حرارتی سنسور گاز هدایت حرارتی از طریق مدار به تغییر مقاومت تبدیل می شود. روش تشخیص سنتی این است که گاز را برای اندازه گیری به یک محفظه گاز می فرستیم و مرکز محفظه گاز یک ترمیستور است، مانند ترمیستور، سیم پلاتین یا سیم تنگستن که برای تبدیل تغییر به دمای معینی گرم می شود. هدایت حرارتی گاز مخلوط به تغییر مقاومت ترمیستور، و تغییر مقاومت را می توان به راحتی و با دقت اندازه گیری کرد.
6) اصل نیمه هادی:
سنسور گاز نیمه هادی با استفاده از واکنش اکسیداسیون-کاهش گاز بر روی سطح نیمه هادی برای تغییر مقدار مقاومت عنصر حساس ساخته شده است. هنگامی که دستگاه نیمه هادی به حالت پایدار گرم می شود، هنگامی که گاز با سطح نیمه هادی تماس می گیرد و جذب می شود، مولکول های جذب شده ابتدا آزادانه در سطح جسم پخش می شوند و انرژی حرکت خود را از دست می دهند، برخی از مولکول ها تبخیر می شوند و بقیه مولکول ها تبخیر می شوند. مولکول های باقی مانده به صورت حرارتی تجزیه شده و روی سطح جسم جذب می شوند. هنگامی که عملکرد نیمه هادی کمتر از میل ترکیبی مولکول های جذب شده باشد، مولکول های جذب شده الکترون ها را از دستگاه می گیرند و به جذب یون منفی تبدیل می شوند و سطح نیمه هادی یک لایه بار ایجاد می کند.
