اصل عملیات کلیدی آشکارسازهای گاز مادون قرمز
آشکارساز گاز مادون قرمز یک دستگاه تشخیص گاز متداول است که گازها را با اندازه گیری ویژگی های جذب گازهای هدف در محدوده طیفی مادون قرمز تشخیص می دهد. آشکارسازهای گاز مادون قرمز دارای مزایای 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 شرح زیر خلاصه کرد: منبع نور مادون قرمز یک پرتو مادون قرمز تولید می کند که با انتقال گاز اندازه گیری شده در محفظه گاز شناسایی می شود و سپس از فیلتر مادون قرمز عبور می کند تا به آشکارساز مادون قرمز برسد. آشکارساز مادون قرمز سیگنال نور مادون قرمز دریافتی را به سیگنال الکتریکی مربوط به غلظت گاز اندازه گیری شده تبدیل می کند و سپس سیگنال را تقویت و پردازش می کند تا در نهایت مقدار غلظت را نمایش دهد یا خروجی دهد.
در آشکارسازهای گاز مادون قرمز، منبع نور مادون قرمز یک جزء کلیدی است. منابع نور مادون قرمز متداول شامل نوع تابش حرارتی و نوع نیمه هادی است. منابع نور مادون قرمز تشعشع 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 هادی معمولاً از دیودهای ساطع کننده نور مادون قرمز (ال ای دی IR) به عنوان منابع نور استفاده می کنند که دارای مزایای کم مصرف 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 نور را از طول موج های دیگر مسدود 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 نور مادون قرمز به سیگنال الکتریکی برای پردازش بعدی استفاده می شوند. دو نوع 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 اثر 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. درجه جذب طول موج های خاص نور مادون قرمز در بین گازهای مختلف 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 یک نمونه گاز با غلظت مشخص تهیه شود و حساسیت و برد ابزار 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 به صفحه نمایش LCD یا رابط های دیجیتال برای نمایش بصری نتایج اندازه گیری مجهز می شوند. در عین حال، میتوان دادهها را با اتصال به رایانه یا دستگاه جمعآوری داده به سیستم پردازش داده برای ضبط و تجزیه و تحلیل خروجی داد. علاوه بر این، برخی از آشکارسازهای گاز مادون قرمز پیشرفته نیز می توانند به دستگاه های هشدار مجهز شوند. هنگامی که غلظت های غیرعادی گاز تشخیص داده شود، برای اطمینان از ایمنی به موقع هشدار داده می شود.
