A gázérzékelők típusai és alkalmazásaik a gázérzékelő és felügyeleti berendezésekben
A petrolkémiai ipar fejlődésével a gyúlékony, robbanásveszélyes és mérgező gázok típusai és alkalmazási körei bővültek. Amint ezek a gázok a gyártás, szállítás és felhasználás során kiszivárognak, mérgezést, tüzet, sőt robbanásos balesetet okoznak, súlyosan veszélyeztetve az emberek életét és a vagyonbiztonságot. Magának a gáznak a diffundálhatósága miatt szivárgást követően a gáz külső szélerő és belső koncentrációgradiens hatására a talajfelszín mentén diffundál, égési robbanásveszélyes vagy mérgező veszélyzónát képezve a baleset helyszínén, és kitágítja a talaj felszínét. veszélyes terület.
Ha gázszivárgási baleset történik, a megfelelő intézkedéseket a lehető leghamarabb meg kell tenni a baleseti veszteség minimalizálása érdekében. A levegőben lévő egyes gázok tartalmának időben történő és megbízható kimutatása, az időben történő és hatékony kárelhárítási intézkedések, valamint a megfelelő ártalmatlanítási módszerek a szivárgás okozta balesetek csökkentése érdekében szükségesek a jelentős anyagi károk és balesetek elkerüléséhez. Ez magasabb követelményeket támaszt a gázérzékelő és ellenőrző berendezésekkel szemben. Fontos gázérzékelőként a gázérzékelőt az elmúlt években nagymértékben fejlesztették. A gázérzékelő fejlesztése egyre kiterjedtebbé teszi alkalmazását.
A gázérzékelő áttekintése
Külföldi országok az 1930-as években kezdték el a gázérzékelők kutatását és fejlesztését. Korábban a gázérzékelőket főként széngáz, cseppfolyósított kőolajgáz, földgáz és bányagáz észlelésére és riasztására használták. Jelenleg a kimutatandó gáztípusok az eredeti redukáló gázokról (H2, C4H10, CH4) mérgező gázokká (CO, NO2, H2S, NO, NH3, PH3) bővültek.
Sokféle gázérzékelő létezik. A különböző gázérzékelő anyagok és gázérzékelő jellemzők szerint félvezető típusra, szilárd elektrolit típusra, elektrokémiai típusra, kontakt égés típusra, polimer típusra stb.
Félvezető gázérzékelő
Ez az érzékelő főként félvezető gázra érzékeny anyagokat használ. A félvezető fém-oxid gázérzékelő 1962-es megjelenése óta a nagy érzékenység és a gyors válaszadás előnyei miatt széles körben használják, és a világ egyik legnagyobb és legszélesebb körben használt érzékelőjévé vált. A gázérzékelő karakterisztikus mennyiség kimutatásának különböző módjai szerint két típusra osztható: rezisztív és nem rezisztív típusra.
Az ellenállásos félvezető gázérzékelő úgy működik, hogy érzékeli a gáz tartalmú gázérzékelő változását. Főleg a fém-oxid kerámia gázérzékeny anyagokat használják. Az elmúlt években végzett új anyagok, például kompozit fém-oxidok és vegyes fém-oxidok kutatásával és fejlesztésével ennek a gázérzékelőnek a jellemzői és alkalmazási köre jelentősen javult. Például: A WO3 gázérzékelő 5 ppm és 50 ppm közötti NH3 koncentráció tartományt képes érzékelni, a ZnO-CuO gázérzékelő nagyon érzékeny a 200 ppm CO-ra.
A nem rezisztív félvezető gázérzékelők azon az elven működnek, hogy a gázérzékelő árama vagy feszültsége a gáztartalommal együtt változik. Főleg MOS dióda típusú és csatlakozódióda típusú, valamint térhatású cső típusú gázérzékelők vannak. A detektáló gázok többsége éghető gáz, például hidrogén és szilán.
Szilárd elektrolit gázérzékelő
A szilárd elektrolit gázérzékelők szilárd elektrolit gázérzékelő anyagokat használnak gázérzékelő elemként. Az elv az, hogy a gázra érzékeny anyag a gázon áthaladva ionokat hoz létre, ezáltal elektromotoros erőt hoz létre, és az elektromotoros erő mérésével méri a gázkoncentrációt. Az érzékelő nagy vezetőképességének, jó érzékenységének és szelektivitásának köszönhetően széles körben elterjedt, és a petrolkémiai, környezetvédelmi, bányászati stb. szinte minden területére belépett, a fém-oxid félvezető gázérzékelők után a második helyen. Például YST-Au-WO3 a H2S mérésére, NH plusz 4CaCO3 az NH3 mérésére stb.
Égésgáz érzékelő érintkezés
Közvetlen érintkezésű égési típusra és katalitikus érintkezésű égési típusra osztható. Működési elve: a gázérzékeny anyag feszültség alá helyezésekor az éghető gáz katalizátor hatására oxidálódik és elégetik, a keletkező hő pedig felmelegíti a fűtőszálat, ezáltal megváltoztatja az ellenállás értékét, és méri az ellenállás változását. a gázkoncentráció mérésére. Ez az érzékelő csak éghető gázokat képes mérni, és érzéketlen a nem éghető gázokra. Például az aktív Rh és Pd katalizátorok Pt huzalra való bevonásával készült érzékelők széles spektrumúak, azaz különböző éghető gázokat képesek érzékelni. Az érintkező égésgáz-érzékelő környezeti hőmérsékleten nagyon stabil, és képes érzékelni a legtöbb gyúlékony gázt az alsó robbanási határon. Széles körben használják gyúlékony gázok figyelésére és riasztására petrolkémiai üzemekben, hajógyárakban, bányalagutakban, fürdőszobákban, konyhákban stb.
Polimer gázérzékelő
A polimer gázérzékelő anyagokat használó gázérzékelők nagymértékben fejlődtek az elmúlt években. Amikor a polimer gázérzékelő anyag egy adott gázzal találkozik, annak fizikai tulajdonságai, például ellenállása, dielektromos állandója, anyagfelületi akusztikus hullám terjedési sebessége és frekvenciája, valamint az anyag súlya megváltoznak. Főleg ftalocianin polimerek, LB fólia, fenilcianin-acetilén, polivinil-alkohol-foszforsav, poliizobutilén, aminoundecil-szilán stb. A polimer gázérzékelő anyagok a könnyű kezelhetőség miatt fontos szerepet játszanak a mérgező gázok kimutatásában és az élelmiszerek frissességében, egyszerű eljárás, jó szelektivitás szobahőmérsékleten, alacsony ár, egyszerű kombinálás mikroszerkezeti érzékelőkkel és felületi akusztikus hullámeszközökkel. A felhasznált anyagok gázérzékelő tulajdonságai szerint az ilyen típusú érzékelők a következőkre oszthatók: polimer rezisztív gázérzékelők, amelyek a gázkoncentrációt a gázérzékelő anyagok ellenállásának mérésével mérik; koncentrációs akkumulátor típusú gázérzékelők, amelyek mérik az elektromotoros erőt a gázkoncentráció meghatározásához úgy, hogy koncentrációs cellát képeznek, amikor a gázérzékelő anyag elnyeli a gázt; felületi akusztikus hullám-gázérzékelők, amelyek azon az elven alapulnak, hogy a hanghullámok terjedési sebessége vagy frekvenciája az anyag felületén megváltozik, miután a gázérzékelő polimer elnyeli a gázt; A polimer gázérzékelő nagy érzékenységgel rendelkezik bizonyos gázmolekulákkal szemben, jó szelektivitással, egyszerű szerkezettel rendelkezik, normál hőmérsékleten használható, és kiegészítheti más gázérzékelők hiányosságait.
