Објаснити детаљно принцип детекције гасних детектора
Детектор гаса је инструмент посебно дизајниран за детекцију безбедне концентрације гасова. Његов принцип рада углавном укључује претварање физичких или хемијских неелектричних сигнала прикупљених сензорима гаса у електричне сигнале, а затим исправљање и филтрирање горњих електричних сигнала кроз спољна кола. Обрађени сигнали се затим контролишу од стране одговарајућих модула како би се постигла детекција гаса. Међутим, језгро детектора гаса је уграђена сензорска компонента, која разликује принципе технологије детекције засноване на различитим откривеним гасовима. Његови принципи су углавном подељени у следећих шест категорија:
1) Принцип каталитичког сагоревања:
Сензор каталитичког сагоревања користи принцип термичког ефекта каталитичког сагоревања, који се састоји од мерног моста формираног упаривањем елемената за детекцију и компензационих елемената. Под одређеним температурним условима, запаљиви гас се сагорева без пламена на површини носача елемента за детекцију и под дејством катализатора. Температура носача се повећава, а отпор платинасте жице унутар ње се такође повећава у складу са тим, узрокујући губитак балансног моста и емитујући електрични сигнал пропорционалан концентрацији запаљивог гаса, мерењем величине промене отпора платинасте жице, може се одредити концентрација запаљивих гасова.
Углавном се користи за детекцију запаљивих гасова, са добром линеарношћу излазног сигнала, поузданим индексом, приступачном ценом и без унакрсне инфекције са другим незапаљивим гасовима.
2) Инфрацрвени принцип:
Инфрацрвени сензор непрекидно пропушта гас који се мери кроз посуду одређене дужине и запремине и емитује сноп инфрацрвене светлости са једне од две провидне крајње стране посуде. Када се таласна дужина инфрацрвеног сензора поклопи са спектром апсорпције мереног гаса, инфрацрвена енергија се апсорбује, а слабљење интензитета инфрацрвене светлости која пролази кроз мерени гас испуњава Ламберт Биров закон. Што је већа концентрација гаса, то је веће слабљење светлости. У овом тренутку, апсорпција инфрацрвене светлости је директно пропорционална концентрацији материјала који апсорбује, па се концентрација гаса може мерити мерењем слабљења инфрацрвене светлости од стране гаса.
Дуг радни век (3 до 5 година радног века), висока осетљивост, добра стабилност и без токсичности, мање сметњи из околине и без зависности од кисеоника. Инфрацрвени сензори за гас имају високу осетљивост за праћење и могу прецизно разликовати чак и трагове ППБ или ниске концентрације гасова класе ППМ. Опсег мерења је широк и може генерално да анализира високу концентрацију 100% ВОЛ гаса, као и анализу ниске концентрације нивоа од 1ппб.
3) Електрохемијски принципи:
Електрохемијски сензори се обично састоје од три дела: електрода, електролита и полупроводничких електрода, које су основне компоненте сензора. Направљени су од металних или полупроводничких материјала и могу хемијски да реагују са молекулима гаса. Електролит је проводљива течност која може да повеже електроде са полупроводницима да формира комплетно коло. Полупроводник је посебан материјал који може да претвори тренутни сигнал између електроде и електролита у дигитални сигнал, чиме се постиже детекција концентрације гаса.
Принцип рада електрохемијских гасних сензора заснива се на редокс реакцијама. Када молекули гаса дођу у контакт са површином електроде, они пролазе кроз реакцију оксидације-редукције, стварајући струјни сигнал. Овај струјни сигнал се може пренети до полупроводника преко електролита и затим претворити у дигитални сигнал. Величина дигиталног сигнала је директно пропорционална концентрацији гаса, па се концентрација гаса може одредити мерењем величине дигиталног сигнала.
Углавном се користи за детекцију токсичних гасова, са високом осетљивошћу, брзом брзином одговора, добром поузданошћу и дугим радним веком. Може да детектује различите гасове, као што су угљен моноксид, угљен-диоксид, кисеоник, азот, итд. Има широку примену у индустрији, здравству, заштити животне средине и другим областима.
4) Принцип фотојонизације ПИД-а:
Принцип ПИД-а је да ће органски гасови јонизовати под ексцитацијом извора УВ светлости. ПИД користи УВ (ултраљубичасту) лампу, а органска материја јонизује под ексцитацијом УВ лампе. Јонизовани "фрагменти" носе позитивна и негативна наелектрисања, што резултира електричном струјом између две електроде. Детектор појачава струју и приказује концентрацију ВОЦ гаса кроз инструменте и опрему.
Углавном се користи за праћење рафинерске индустрије, хитно руковање опасним хемикалијама, дефинисање опасних подручја за цурење, безбедносни надзор станица резервоара за уље и праћење ефикасности пречишћавања испуштања органске материје.
5) Принцип топлотне проводљивости:
Анализа концентрације мереног гаса се углавном постиже мерењем промене топлотне проводљивости мешаног гаса. Обично се разлика у топлотној проводљивости гасног сензора претвара у промену отпора кроз коло. Традиционална метода детекције је слање гаса за тестирање у гасну комору, где је центар гасне коморе термоосетљиви елемент, као што је термоосетљиви отпорник, платинска жица или волфрамова жица. Када се загреје на одређену температуру, промена топлотне проводљивости мешаног гаса се претвара у промену отпора термоосетљивог елемента. Промену вредности отпора је релативно лако прецизно измерити.
6) Принципи полупроводника:
Полупроводнички гасни сензори су направљени коришћењем оксидационо-редукционе реакције гаса на површини полупроводника да изазову промене у вредности отпора осетљивих компоненти. Када се полупроводнички уређај загреје до стабилног стања и адсорбује се при контакту гаса са површином полупроводника, адсорбовани молекули прво слободно дифундују по површини објекта, губећи своју кинетичку енергију. Неки молекули се испаравају, док преостали молекули пролазе кроз термичку разградњу и адсорпцију на површини објекта. Када је радна функција полупроводника мања од афинитета адсорбованог молекула, адсорбовани молекул ће одузети електроне из уређаја и постати негативна адсорпција јона, представљајући слој наелектрисања на површини полупроводника.
