Детально поясніть принцип виявлення газових детекторів
Детектор газу — це прилад, спеціально розроблений для визначення безпечної концентрації газів. Його принцип роботи в основному передбачає перетворення фізичних або хімічних неелектричних сигналів, зібраних газовими датчиками, в електричні сигнали, а потім виправлення та фільтрацію вищезазначених електричних сигналів через зовнішні схеми. Потім оброблені сигнали контролюються відповідними модулями для виявлення газу. Однак ядром детектора газу є вбудований сенсорний компонент, який розрізняє принципи технології виявлення на основі різних виявлених газів. Його принципи в основному поділяються на такі шість категорій:
1) Принцип каталітичного горіння:
Каталітичний датчик згоряння використовує принцип термічного ефекту каталітичного згоряння, що складається з вимірювального мосту, утвореного парними елементами виявлення та компенсаційними елементами. За певних температурних умов горючий газ піддається безполум'яному горінню на поверхні носія елемента детектування та під дією каталізатора. Температура носія підвищується, і опір платинового дроту всередині нього також відповідно збільшується, спричиняючи втрату рівноваги мостом балансу та виведення електричного сигналу, пропорційного концентрації горючого газу. Вимірюючи величину зміни опору платинового дроту, можна визначити концентрацію горючих газів.
В основному використовується для виявлення горючих газів із хорошою лінійністю вихідного сигналу, надійним індексом, доступною ціною та відсутністю перехресного зараження іншими негорючими газами.
2) Інфрачервоний принцип:
Інфрачервоний датчик безперервно пропускає газ, що підлягає вимірюванню, через контейнер певної довжини та об’єму та випромінює промінь інфрачервоного світла з одного з двох прозорих торців контейнера. Коли довжина хвилі інфрачервоного датчика збігається зі спектром поглинання вимірюваного газу, інфрачервона енергія поглинається, а ослаблення інтенсивності інфрачервоного світла, що проходить через вимірюваний газ, відповідає закону Ламберта Бера. Чим вище концентрація газу, тим більше ослаблення світла. У цей момент поглинання інфрачервоного світла прямо пропорційно концентрації поглинаючого матеріалу, і, таким чином, концентрацію газу можна виміряти шляхом вимірювання ослаблення інфрачервоного світла газом.
Довгий термін служби (від 3 до 5 років), висока чутливість, хороша стабільність, відсутність токсичності, менший вплив навколишнього середовища та відсутність залежності від кисню. Інфрачервоні датчики газу мають високу чутливість моніторингу та можуть точно розрізняти навіть незначні кількості PPB або низькі концентрації газів класу PPM. Діапазон вимірювань широкий, і загалом він може аналізувати газ високої концентрації 100% VOL, а також аналізувати аналіз низької концентрації на рівні 1ppb.
3) Електрохімічні принципи:
Електрохімічні сенсори зазвичай складаються з трьох частин: електродів, електролітів і напівпровідникових електродів, які є основними компонентами сенсора. Вони виготовлені з металу або напівпровідникових матеріалів і можуть хімічно реагувати з молекулами газу. Електроліт - це провідна рідина, яка може з'єднувати електроди з напівпровідниками в повне коло. Напівпровідник — це спеціальний матеріал, який може перетворювати сигнал струму між електродом і електролітом у цифровий сигнал, таким чином досягаючи визначення концентрації газу.
Принцип роботи електрохімічних газових датчиків заснований на окисно-відновних реакціях. Коли молекули газу стикаються з поверхнею електрода, вони піддаються окисно-відновній реакції, генеруючи сигнал струму. Цей сигнал струму може бути переданий до напівпровідника через електроліт, а потім перетворений у цифровий сигнал. Розмір цифрового сигналу прямо пропорційний концентрації газу, тому концентрацію газу можна визначити шляхом вимірювання розміру цифрового сигналу.
В основному використовується для виявлення токсичних газів, має високу чутливість, швидку швидкість відгуку, гарну надійність і тривалий термін служби. Він може виявляти різні гази, такі як оксид вуглецю, вуглекислий газ, кисень, азот тощо. Його широко застосовують у промисловості, охороні здоров’я, охороні навколишнього середовища та інших сферах.
4) Принцип фотоіонізації PID:
Принцип PID полягає в тому, що органічні гази іонізуються під дією джерела ультрафіолетового світла. PID використовує УФ (ультрафіолетову) лампу, і органічні речовини іонізуються під дією УФ-лампи. Іонізовані «фрагменти» несуть позитивний і негативний заряди, в результаті чого між двома електродами виникає електричний струм. Детектор підсилює струм і відображає концентрацію газу ЛОС через прилади та обладнання.
В основному використовується для моніторингу нафтопереробної промисловості, екстреної обробки небезпечних витоків хімічних речовин, визначення небезпечних зон для витоків, моніторингу безпеки нафтових резервуарних станцій і моніторингу ефективності очищення викидів органічних речовин.
5) Принцип теплопровідності:
Аналіз концентрації виміряного газу в основному досягається шляхом вимірювання зміни теплопровідності змішаного газу. Зазвичай різниця в теплопровідності газового датчика перетворюється на зміну опору через ланцюг. Традиційним методом виявлення є відправлення газу для перевірки в газову камеру, де в центрі газової камери знаходиться термочутливий елемент, наприклад термочутливий резистор, платиновий або вольфрамовий дріт. При нагріванні до певної температури зміна теплопровідності газової суміші перетворюється на зміну опору термочутливого елемента. Зміну значення опору відносно легко точно виміряти.
6) Принципи напівпровідника:
Напівпровідникові датчики газу виготовляються шляхом використання окислювально-відновної реакції газу на поверхні напівпровідників, щоб викликати зміни значення опору чутливих компонентів. Коли напівпровідниковий прилад нагрівається до стабільного стану та адсорбується при контакті газу з поверхнею напівпровідника, адсорбовані молекули спочатку вільно дифундують на поверхні об’єкта, втрачаючи свою кінетичну енергію. Деякі молекули випаровуються, а решта молекул піддаються термічному розкладанню та адсорбції на поверхні об’єкта. Коли робота виходу напівпровідника менша за спорідненість адсорбованої молекули, адсорбована молекула забере електрони з пристрою та стане адсорбцією негативних іонів, утворюючи шар заряду на поверхні напівпровідника.
