Explicați în detaliu principiul de detectare a detectorului de gaz.
Detectorul de gaz este un instrument special conceput pentru a detecta concentrația sigură de gaz. Principiul său de funcționare este în principal de a converti semnalele fizice sau chimice neelectrice colectate de senzorul de gaz în semnale electrice, apoi de a rectifica și filtra semnalele electrice de mai sus prin circuite externe și de a controla modulele corespunzătoare prin aceste semnale procesate pentru a realiza detectarea gazului. . Cu toate acestea, nucleul detectorului de gaz este componentele senzorului încorporat. În funcție de diferitele gaze detectate, principiile tehnologiei de detectare sunt diferite, iar principiile sunt împărțite în principal în următoarele șase categorii:
1) principiul arderii catalitice:
Senzorul de ardere catalitică folosește principiul efectului termic al arderii catalitice pentru a forma o punte de măsurare. În anumite condiții de temperatură, gazul combustibil arde fără flacără pe suprafața purtătorului elementului de detectare și sub acțiunea catalizatorului, iar temperatura purtătorului crește, iar rezistența firului de platină care trece prin acesta crește, de asemenea, în consecință, deci că puntea de echilibru își pierde echilibrul și emite un semnal electric proporțional cu concentrația de gaz combustibil. Măsurând schimbarea rezistenței firului de platină, se poate cunoaște concentrația de gaz combustibil.
Este utilizat în principal pentru detectarea gazelor combustibile, cu liniaritate bună a semnalului de ieșire, indice fiabil, preț accesibil și fără infecție încrucișată cu alte gaze necombustibile.
2) principiul infraroșu:
Senzorul infraroșu trece continuu gazul de măsurat printr-un recipient cu o anumită lungime și volum și emite un fascicul de lumină infraroșu din partea uneia dintre cele două fețe de capăt permeabile la lumină ale recipientului. Când lungimea de undă a senzorului infraroșu coincide cu linia de absorbție a gazului de măsurat, energia infraroșu este absorbită, iar atenuarea intensității luminii luminii infraroșii după trecerea prin gazul de măsurat îndeplinește legea Lambert-Beer. Cu cât concentrația de gaz este mai mare, cu atât este mai mare atenuarea luminii. În acest moment, absorbția razelor infraroșii este direct proporțională cu concentrația de substanțe care absorb lumina, astfel încât concentrația de gaz poate fi măsurată prin măsurarea atenuării razelor infraroșii de către gaz.
Senzorul de gaz cu infraroșu are caracteristicile unei durate lungi de viață (3-5 ani), sensibilitate ridicată, stabilitate bună, lipsă de toxicitate, interferență mai mică din mediul înconjurător și lipsă de dependență de oxigen etc. Senzorul de gaz cu infraroșu are o sensibilitate mare de monitorizare și poate distinge cu exactitate chiar și gazul micro-PPB sau PPM cu concentrație scăzută. Intervalul de măsurare este larg, în general, se poate analiza gaz 100%VOL cu concentrație mare și poate fi efectuată și analiză de concentrație scăzută la nivel de 1ppb.
3) Principiul electrochimic:
Senzorul electrochimic constă de obicei din trei părți: electrodul, electrolitul și electrodul semiconductor sunt părțile centrale ale senzorului, care sunt fabricate din metal sau materiale semiconductoare și pot reacționa chimic cu moleculele de gaz. Electrolitul este un lichid conductiv, care poate conecta electrozii cu semiconductori pentru a forma un circuit complet. Semiconductorul este un material special, care poate converti semnalul curent dintre electrod și electrolit în semnal digital, realizând astfel detectarea concentrației de gaz.
Principiul de funcționare al senzorului electrochimic de gaz se bazează pe reacția redox. Când moleculele de gaz intră în contact cu suprafața electrodului, ele vor suferi o reacție redox și vor genera semnale de curent. Acest semnal de curent poate fi transferat la semiconductor prin electrolit și apoi transformat într-un semnal digital. Semnalul digital este proporțional cu concentrația de gaz, astfel încât concentrația de gaz poate fi determinată prin măsurarea semnalului digital.
Folosit în principal pentru detectarea gazelor toxice, cu sensibilitate ridicată, răspuns rapid, fiabilitate bună și durată lungă de viață. Poate detecta o varietate de gaze, cum ar fi monoxid de carbon, dioxid de carbon, oxigen, azot și așa mai departe. Este utilizat pe scară largă în industrie, îngrijire medicală, protecția mediului și alte domenii.
4) Principiul fotoionizării PID:
Principiul PID este că gazul organic se va ioniza sub excitarea sursei de lumină ultravioletă. PID folosește o lampă UV, iar materia organică este ionizată sub excitația lămpii UV, iar „fragmentele” ionizate au sarcini pozitive și negative, generând astfel un curent între cei doi electrozi. Detectorul amplifică curentul, iar concentrația de gaz COV poate fi afișată prin instrumente și echipamente.
Este utilizat în principal în monitorizarea industriei de rafinare a petrolului, tratarea de urgență a scurgerilor de substanțe chimice periculoase, definirea zonei de pericol de scurgere, monitorizarea siguranței rezervoarelor de petrol și benzinării și monitorizarea emisiilor de materie organică și eficienței purificării.
5) Principiul conductivității termice:
Concentrația gazului măsurat este analizată în principal prin măsurarea modificării conductibilității termice a gazului amestecat. De obicei, diferența de conductivitate termică a senzorului de gaz de conductivitate termică este convertită în schimbarea rezistenței prin circuit. Metoda tradițională de detectare este de a trimite gazul care urmează să fie măsurat într-o cameră de gaz, iar centrul camerei de gaz este un termistor, cum ar fi un termistor, un fir de platină sau un fir de tungsten, care este încălzit la o anumită temperatură pentru a converti schimbarea. de conductivitate termică a gazului amestecat în schimbarea rezistenței termistorului, iar schimbarea rezistenței poate fi măsurată ușor și precis.
6) principiul semiconductorului:
Senzorul de gaz semiconductor este realizat prin utilizarea reacției de oxidare-reducere a gazului de pe suprafața semiconductorului pentru a modifica valoarea rezistenței elementului sensibil. Când dispozitivul semiconductor este încălzit într-o stare stabilă, când gazul intră în contact cu suprafața semiconductorului și este adsorbit, moleculele adsorbite difuzează mai întâi liber pe suprafața obiectului, pierzându-și energia de mișcare, unele molecule sunt evaporate, iar celelalte. moleculele rămase sunt descompuse termic și adsorbite pe suprafața obiectului. Când funcția de lucru a semiconductorului este mai mică decât afinitatea moleculelor adsorbite, moleculele adsorbite vor lua electroni din dispozitiv și vor deveni adsorbție de ioni negativi, iar suprafața semiconductorului prezintă un strat de sarcină.
