Objasnite detaljno princip detekcije gasnih detektora
Detektor gasa je instrument posebno dizajniran za detekciju sigurne koncentracije gasova. Njegov princip rada uglavnom uključuje pretvaranje fizičkih ili kemijskih neelektričnih signala prikupljenih senzorima plina u električne signale, a zatim ispravljanje i filtriranje gornjih električnih signala kroz vanjska kola. Obrađeni signali se zatim kontroliraju od strane odgovarajućih modula kako bi se postigla detekcija plina. Međutim, jezgro detektora gasa je ugrađena senzorska komponenta, koja razlikuje principe tehnologije detekcije zasnovane na različitim otkrivenim gasovima. Njegovi principi su uglavnom podijeljeni u sljedećih šest kategorija:
1) Princip katalitičkog sagorevanja:
Senzor katalitičkog sagorevanja koristi princip toplotnog efekta katalitičkog sagorevanja, koji se sastoji od mernog mosta formiranog uparivanjem elemenata za detekciju i kompenzacionih elemenata. Pod određenim temperaturnim uslovima, zapaljivi gas se sagoreva bez plamena na površini nosača elementa za detekciju i pod dejstvom katalizatora. Temperatura nosača raste, a otpor platinaste žice unutar nje također se povećava u skladu s tim, uzrokujući gubitak balansnog mosta i emitujući električni signal proporcionalan koncentraciji zapaljivog plina. Mjerenjem veličine promjene otpora platinaste žice, može se odrediti koncentracija zapaljivih plinova.
Uglavnom se koristi za detekciju zapaljivih gasova, sa dobrom linearnošću izlaznog signala, pouzdanim indeksom, pristupačnom cenom i bez unakrsne infekcije sa drugim nezapaljivim gasovima.
2) Infracrveni princip:
Infracrveni senzor kontinuirano propušta plin koji se mjeri kroz posudu određene dužine i zapremine i emituje snop infracrvene svjetlosti s jedne od dvije prozirne čeone strane posude. Kada se talasna dužina infracrvenog senzora poklopi sa spektrom apsorpcije merenog gasa, infracrvena energija se apsorbuje, a slabljenje intenziteta infracrvene svetlosti koja prolazi kroz mereni gas ispunjava Lambert Beerov zakon. Što je veća koncentracija gasa, veće je slabljenje svetlosti. U ovom trenutku, apsorpcija infracrvene svjetlosti je direktno proporcionalna koncentraciji apsorbirajućeg materijala, pa se koncentracija plina može mjeriti mjerenjem slabljenja infracrvene svjetlosti od strane plina.
Dug vijek trajanja (3 do 5 godina radnog vijeka), visoka osjetljivost, dobra stabilnost i bez toksičnosti, manje smetnji iz okoline i bez ovisnosti o kisiku. Infracrveni senzori plina imaju visoku osjetljivost za praćenje i mogu precizno razlikovati čak i tragove PPB-a ili niske koncentracije plinova klase PPM. Opseg mjerenja je širok i općenito može analizirati visoku koncentraciju 100 posto VOL plina, kao i analizu niske koncentracije na nivou od 1ppb.
3) Elektrohemijski principi:
Elektrohemijski senzori se obično sastoje od tri dela: elektroda, elektrolita i poluprovodničkih elektroda, koje su osnovne komponente senzora. Napravljeni su od metala ili poluvodičkih materijala i mogu kemijski reagirati s molekulima plina. Elektrolit je vodljiva tekućina koja može povezati elektrode s poluvodičima kako bi formirala kompletan krug. Poluvodič je poseban materijal koji može pretvoriti trenutni signal između elektrode i elektrolita u digitalni signal, čime se postiže detekcija koncentracije plina.
Princip rada elektrohemijskih senzora gasa zasniva se na redoks reakcijama. Kada molekuli plina dođu u kontakt s površinom elektrode, prolaze kroz reakciju oksidacije-redukcije, stvarajući strujni signal. Ovaj strujni signal se može prenijeti do poluvodiča kroz elektrolit i zatim pretvoriti u digitalni signal. Veličina digitalnog signala je direktno proporcionalna koncentraciji plina, tako da se koncentracija plina može odrediti mjerenjem veličine digitalnog signala.
Uglavnom se koristi za detekciju toksičnih plinova, s visokom osjetljivošću, velikom brzinom odgovora, dobrom pouzdanošću i dugim vijekom trajanja. Može otkriti različite plinove, kao što su ugljični monoksid, ugljični dioksid, kisik, dušik, itd. Ima široku primjenu u industriji, zdravstvu, zaštiti okoliša i drugim poljima.
4) Princip fotojonizacije PID-a:
Princip PID-a je da će organski gasovi jonizovati pod ekscitacijom izvora UV svetlosti. PID koristi UV (ultraljubičastu) lampu, a organska materija jonizuje pod ekscitacijom UV lampe. Jonizirani "fragmenti" nose pozitivne i negativne naboje, što rezultira električnom strujom između dvije elektrode. Detektor pojačava struju i prikazuje koncentraciju VOC gasa kroz instrumente i opremu.
Uglavnom se koristi za praćenje rafinerske industrije, hitno rukovanje opasnim curenjem hemikalija, definisanje opasnih područja za curenje, sigurnosni nadzor stanica rezervoara za ulje i praćenje efikasnosti prečišćavanja ispuštanja organskih materija.
5) Princip toplotne provodljivosti:
Analiza koncentracije izmjerenog plina uglavnom se postiže mjerenjem promjene toplinske provodljivosti miješanog plina. Obično se razlika u toplinskoj provodljivosti plinskog senzora pretvara u promjenu otpora kroz krug. Tradicionalna metoda detekcije je slanje plina koji se testira u plinsku komoru, gdje je središte plinske komore termoosjetljivi element, kao što je termoosjetljivi otpornik, platinska žica ili volframova žica. Kada se zagrije na određenu temperaturu, promjena toplinske provodljivosti miješanog plina pretvara se u promjenu otpora termoosjetljivog elementa. Promjenu vrijednosti otpora je relativno lako precizno izmjeriti.
6) Principi poluprovodnika:
Poluvodički senzori za gas izrađuju se korišćenjem oksidaciono-redukcione reakcije gasa na površini poluprovodnika da izazovu promene u vrednosti otpora osetljivih komponenti. Kada se poluvodički uređaj zagrije do stabilnog stanja i adsorbira nakon kontakta plina s površinom poluvodiča, adsorbirani molekuli prvo slobodno difundiraju po površini objekta, gubeći svoju kinetičku energiju. Neki molekuli se isparavaju, dok se preostali molekuli podvrgavaju termičkom razgradnji i adsorpciji na površini objekta. Kada je radna funkcija poluvodiča manja od afiniteta adsorbirane molekule, adsorbirana molekula će oduzeti elektrone iz uređaja i postati negativna adsorpcija jona, predstavljajući sloj naboja na površini poluvodiča.
