Ismertesse részletesen a gázérzékelők érzékelési elvét!
A gázdetektor egy kifejezetten a gázok biztonságos koncentrációjának kimutatására tervezett műszer. Működési elve elsősorban abból áll, hogy a gázérzékelők által gyűjtött fizikai vagy kémiai nem elektromos jeleket elektromos jelekké alakítja, majd a fenti elektromos jeleket egyenirányítja és külső áramkörökön keresztül szűri. A feldolgozott jeleket ezután megfelelő modulok vezérlik a gázérzékelés érdekében. A gázdetektor magja azonban egy beépített érzékelőelem, amely a különböző észlelt gázok alapján megkülönbözteti az érzékelési technológiai elveket. Alapelvei főként a következő hat kategóriába sorolhatók:
1) A katalitikus égés elve:
A katalitikus égésérzékelő a katalitikus égés hőhatás elvét alkalmazza, amely egy mérőhídból áll, amelyet érzékelő és kompenzáló elemek párosítása alkot. Bizonyos hőmérsékleti viszonyok között az éghető gáz lángmentesen ég az érzékelőelem hordozó felületén és a katalizátor hatására. A hordozó hőmérséklete nő, és a benne lévő platina huzal ellenállása is ennek megfelelően növekszik, aminek következtében az egyensúlyi híd elveszti egyensúlyát és az éghető gáz koncentrációjával arányos elektromos jelet ad ki. az éghető gázok koncentrációja meghatározható.
Főleg éghető gázok kimutatására használják, jó kimeneti jel linearitással, megbízható indexszel, megfizethető áron, és nincs keresztfertőzés más nem éghető gázokkal.
2) Infravörös elv:
Egy infravörös érzékelő folyamatosan vezeti át a mérendő gázt egy meghatározott hosszúságú és térfogatú tartályon, és infravörös fénysugarat bocsát ki a tartály két átlátszó homlokfelületének egyikéből. Ha az infravörös érzékelő hullámhossza egybeesik a mért gáz abszorpciós spektrumával, az infravörös energia elnyelődik, és a mért gázon áthaladó infravörös fény intenzitáscsillapítása megfelel Lambert Beer törvényének. Minél nagyobb a gázkoncentráció, annál nagyobb a fénycsillapítás. Ezen a ponton az infravörös fény abszorpciója egyenesen arányos az elnyelő anyag koncentrációjával, így a gázkoncentráció mérhető az infravörös fény gáz általi csillapításának mérésével.
Hosszú élettartam (3-5 év élettartam), nagy érzékenység, jó stabilitás, nincs toxicitás, kevesebb a környezeti interferencia és nincs oxigénfüggőség. Az infravörös gázérzékelők nagy megfigyelési érzékenységgel rendelkeznek, és még nyomokban is képesek megkülönböztetni a PPB-t vagy az alacsony koncentrációjú PPM minőségű gázokat. A mérési tartomány széles, és általában képes elemezni a magas koncentrációjú 100 százalékos VOL gázt, valamint az 1 ppb szintű alacsony koncentrációjú analízist.
3) Elektrokémiai alapelvek:
Az elektrokémiai érzékelők általában három részből állnak: elektródákból, elektrolitokból és félvezető elektródákból, amelyek az érzékelő fő alkotóelemei. Fémből vagy félvezető anyagokból készülnek, és kémiai reakcióba léphetnek a gázmolekulákkal. Az elektrolit egy vezetőképes folyadék, amely képes összekapcsolni az elektródákat félvezetőkkel, hogy teljes áramkört képezzen. A félvezető egy speciális anyag, amely az elektróda és az elektrolit közötti áramjelet digitális jellé alakítja, ezáltal gázkoncentráció érzékelést ér el.
Az elektrokémiai gázérzékelők működési elve a redox reakciókon alapul. Amikor a gázmolekulák érintkezésbe kerülnek az elektróda felületével, oxidációs-redukciós reakción mennek keresztül, áramjelet generálva. Ez az áramjel egy elektroliton keresztül továbbítható a félvezető felé, majd digitális jellé alakítható. A digitális jel mérete egyenesen arányos a gázkoncentrációval, így a gázkoncentráció a digitális jel méretének mérésével határozható meg.
Főleg mérgező gázok kimutatására használják, nagy érzékenységgel, gyors reakciósebességgel, jó megbízhatósággal és hosszú élettartammal. Különféle gázokat képes kimutatni, mint például szén-monoxid, szén-dioxid, oxigén, nitrogén stb. Kiterjedt alkalmazásai vannak az iparban, az egészségügyben, a környezetvédelemben és más területeken.
4) PID fotoionizációs elv:
A PID elve az, hogy a szerves gázok UV fényforrás gerjesztésekor ionizálódnak. A PID UV (ultraibolya) lámpát használ, és a szerves anyag ionizálódik az UV lámpa gerjesztése alatt. Az ionizált "töredékek" pozitív és negatív töltéseket hordoznak, ami elektromos áramot eredményez a két elektróda között. A detektor felerősíti az áramot és megjeleníti a VOC-gáz koncentrációját műszereken és berendezéseken keresztül.
Főleg a finomítóipar megfigyelésére, veszélyes vegyi szivárgások vészhelyzeti kezelésére, a szivárgásveszélyes területek meghatározására, az olajtartály állomások biztonsági felügyeletére és a szervesanyag-kibocsátás tisztítási hatékonyságának ellenőrzésére használják.
5) A hővezető képesség elve:
A mért gáz koncentrációjának elemzése elsősorban a kevert gáz hővezető képességének változásának mérésével történik. Általában a gázérzékelő hővezető képességének különbségét egy áramkörön keresztül az ellenállás változásává alakítják át. A hagyományos kimutatási módszer szerint a vizsgálandó gázt gázkamrába küldik, ahol a gázkamra közepe egy hőérzékeny elem, például hőérzékeny ellenállás, platinahuzal vagy volfrámhuzal. Egy bizonyos hőmérsékletre hevítve a kevert gáz hővezető képességének változása a hőérzékeny elem ellenállásának változásává alakul. Az ellenállásérték változása viszonylag könnyen pontosan mérhető.
6) Félvezető alapelvek:
A félvezető gázérzékelők a gáz oxidációs-redukciós reakciójának felhasználásával készülnek a félvezetők felületén, hogy megváltoztassák az érzékeny alkatrészek ellenállásértékét. Amikor egy félvezető eszközt stabil állapotba hevítünk, és a gáznak a félvezető felületével érintkezve adszorbeálódik, az adszorbeált molekulák először szabadon diffundálnak a tárgy felületén, elveszítve kinetikai energiájukat. Néhány molekula elpárolog, míg a többi molekula hőbomláson és adszorpción megy keresztül a tárgy felületén. Ha egy félvezető munkafunkciója kisebb, mint az adszorbeált molekula affinitása, az adszorbeált molekula elektronokat vesz el az eszközből, és negatív ionadszorpcióvá válik, és töltésréteget képez a félvezető felületén.
