Обяснете подробно принципа на откриване на газовите детектори
Газовият детектор е инструмент, специално проектиран за откриване на безопасна концентрация на газове. Неговият принцип на работа включва главно преобразуване на физическите или химически неелектрически сигнали, събрани от газови сензори, в електрически сигнали и след това коригиране и филтриране на горните електрически сигнали чрез външни вериги. След това обработените сигнали се контролират от съответните модули, за да се постигне откриване на газ. Но ядрото на газовия детектор е вграден сензорен компонент, който разграничава принципите на технологията за откриване въз основа на различните открити газове. Неговите принципи са разделени основно на следните шест категории:
1) Принцип на каталитично горене:
Сензорът за каталитично горене използва принципа на термичния ефект на каталитичното горене, състоящ се от измервателен мост, образуван от сдвояване на елементи за откриване и компенсационни елементи. При определени температурни условия горимият газ претърпява безпламъчно изгаряне върху повърхността на носителя на детекторния елемент и под действието на катализатора. Температурата на носителя се увеличава и съпротивлението на платинената жица вътре в нея също се увеличава съответно, което води до загуба на баланс на балансиращия мост и извеждане на електрически сигнал, пропорционален на концентрацията на горим газ, чрез измерване на големината на промяната в съпротивлението на платинената жица, може да се определи концентрацията на горими газове.
Използва се главно за откриване на горими газове, с добра линейност на изходния сигнал, надежден индекс, достъпна цена и без кръстосано заразяване с други незапалими газове.
2) Инфрачервен принцип:
Инфрачервен сензор непрекъснато пропуска газа за измерване през контейнер с определена дължина и обем и излъчва лъч инфрачервена светлина от една от двете прозрачни крайни повърхности на контейнера. Когато дължината на вълната на инфрачервения сензор съвпадне с абсорбционния спектър на измервания газ, инфрачервената енергия се абсорбира и затихването на интензитета на инфрачервената светлина, преминаваща през измерения газ, отговаря на закона на Ламбърт Беер. Колкото по-висока е концентрацията на газ, толкова по-голямо е отслабването на светлината. В този момент абсорбцията на инфрачервена светлина е право пропорционална на концентрацията на абсорбиращия материал и по този начин концентрацията на газ може да бъде измерена чрез измерване на затихването на инфрачервената светлина от газа.
Дълъг експлоатационен живот (3 до 5 години експлоатационен живот), висока чувствителност, добра стабилност и липса на токсичност, по-малко смущения от околната среда и липса на зависимост от кислород. Инфрачервените газови сензори имат висока чувствителност на наблюдение и могат точно да разграничат дори следи от PPB или ниски концентрации на газове с клас PPM. Диапазонът на измерване е широк и като цяло може да анализира газ с висока концентрация 100 процента VOL, както и да анализира анализ на ниска концентрация на ниво 1ppb.
3) Електрохимични принципи:
Електрохимичните сензори обикновено се състоят от три части: електроди, електролити и полупроводникови електроди, които са основните компоненти на сензора. Те са изработени от метални или полупроводникови материали и могат да реагират химически с газови молекули. Електролитът е проводима течност, която може да свързва електроди с полупроводници, за да образува пълна верига. Полупроводникът е специален материал, който може да преобразува токовия сигнал между електрода и електролита в цифров сигнал, като по този начин се постига откриване на концентрация на газ.
Принципът на работа на електрохимичните газови сензори се основава на редокс реакции. Когато газовите молекули влязат в контакт с повърхността на електрода, те претърпяват окислително-редукционна реакция, генерирайки токов сигнал. Този токов сигнал може да бъде предаден към полупроводника през електролит и след това преобразуван в цифров сигнал. Размерът на цифровия сигнал е право пропорционален на концентрацията на газ, така че концентрацията на газ може да се определи чрез измерване на размера на цифровия сигнал.
Използва се главно за откриване на токсични газове, с висока чувствителност, бърза скорост на реакция, добра надеждност и дълъг експлоатационен живот. Той може да открива различни газове, като въглероден оксид, въглероден диоксид, кислород, азот и др. Той има широко приложение в промишлеността, здравеопазването, опазването на околната среда и други области.
4) Принцип на фотойонизация на PID:
Принципът на PID е, че органичните газове ще се йонизират под въздействието на източник на UV светлина. PID използва UV (ултравиолетова) лампа и органичната материя се йонизира под въздействието на UV лампата. Йонизираните "фрагменти" носят положителни и отрицателни заряди, което води до електрически ток между двата електрода. Детекторът усилва тока и показва концентрацията на VOC газ чрез инструменти и оборудване.
Използва се главно за наблюдение на рафиниращата промишленост, спешно справяне с течове на опасни химикали, определяне на опасни зони за течове, наблюдение на безопасността на нефтени резервоарни станции и наблюдение на ефективността на пречистване на изхвърлянето на органични вещества.
5) Принцип на топлопроводимост:
Анализът на концентрацията на измерения газ се постига главно чрез измерване на промяната в топлопроводимостта на смесения газ. Обикновено разликата в топлопроводимостта на газов сензор се преобразува в промяна на съпротивлението чрез верига. Традиционният метод за откриване е да се изпрати газът за тестване в газова камера, където центърът на газовата камера е термочувствителен елемент, като термочувствителен резистор, платинена жица или волфрамова жица. При нагряване до определена температура промяната в топлопроводимостта на смесения газ се превръща в промяна в съпротивлението на термочувствителния елемент. Промяната в стойността на съпротивлението е относително лесна за точно измерване.
6) Принципи на полупроводниците:
Полупроводниковите газови сензори се правят чрез използване на окислително-редукционната реакция на газ на повърхността на полупроводниците, за да предизвикат промени в стойността на съпротивлението на чувствителните компоненти. Когато полупроводниково устройство се нагрее до стабилно състояние и се адсорбира при контакт на газ с повърхността на полупроводника, адсорбираните молекули първо дифундират свободно върху повърхността на обекта, губейки своята кинетична енергия. Някои молекули се изпаряват, докато останалите молекули претърпяват термично разлагане и адсорбция на повърхността на обекта. Когато работната функция на полупроводника е по-малка от афинитета на адсорбираната молекула, адсорбираната молекула ще отнеме електрони от устройството и ще се превърне в отрицателна йонна адсорбция, представяйки заряден слой върху повърхността на полупроводника.
