Detaljno objasniti princip detekcije plinskih detektora
Detektor plina je instrument posebno dizajniran za detekciju sigurne koncentracije plinova. Njegov princip rada uglavnom uključuje pretvaranje fizičkih ili kemijskih neelektričnih signala prikupljenih plinskim senzorima u električne signale, a zatim ispravljanje i filtriranje gornjih električnih signala kroz vanjske krugove. Obrađene signale zatim kontroliraju odgovarajući moduli kako bi se postigla detekcija plina. Međutim, srž detektora plina je ugrađena komponenta senzora, koja razlikuje principe tehnologije detekcije na temelju različitih detektiranih plinova. Njegova su načela uglavnom podijeljena u sljedećih šest kategorija:
1) Princip katalitičkog izgaranja:
Katalitički senzor izgaranja koristi princip toplinskog učinka katalitičkog izgaranja, koji se sastoji od mjernog mosta formiranog uparivanjem detekcijskih elemenata i kompenzacijskih elemenata. Pod određenim temperaturnim uvjetima, zapaljivi plin izgara bez plamena na površini nosača elementa detekcije i pod djelovanjem katalizatora. Temperatura nosača se povećava, a otpor platinske žice unutar njega također se povećava u skladu s tim, uzrokujući gubitak ravnoteže mosta za ravnotežu i emitiranje električnog signala proporcionalnog koncentraciji zapaljivog plina. Mjerenjem veličine promjene otpora platinske žice, može se odrediti koncentracija zapaljivih plinova.
Uglavnom se koristi za detekciju zapaljivih plinova, s dobrom linearnošću izlaznog signala, pouzdanim indeksom, pristupačnom cijenom i bez križne infekcije s drugim nezapaljivim plinovima.
2) Infracrveni princip:
Infracrveni senzor kontinuirano propušta plin koji se mjeri kroz spremnik određene duljine i volumena i emitira snop infracrvenog svjetla s jedne od dvije prozirne čeone strane spremnika. Kada se valna duljina infracrvenog senzora poklapa s apsorpcijskim spektrom mjerenog plina, infracrvena energija se apsorbira, a slabljenje intenziteta infracrvenog svjetla koje prolazi kroz mjereni plin zadovoljava zakon Lamberta Beera. Što je veća koncentracija plina, to je veće slabljenje svjetlosti. U ovom trenutku, apsorpcija infracrvenog svjetla izravno je proporcionalna koncentraciji apsorbirajućeg materijala, pa se stoga koncentracija plina može izmjeriti mjerenjem prigušenja infracrvenog svjetla u plinu.
Dugi radni vijek (3 do 5 godina vijeka trajanja), visoka osjetljivost, dobra stabilnost, bez toksičnosti, manje smetnji iz okoline i bez ovisnosti o kisiku. Infracrveni senzori plina imaju visoku osjetljivost praćenja i mogu točno razlikovati čak i tragove PPB ili niske koncentracije plinova PPM. Raspon mjerenja je širok i općenito može analizirati plin visoke koncentracije 100 posto VOL, kao i analizirati analizu niske koncentracije razine 1 ppb.
3) Elektrokemijska načela:
Elektrokemijski senzori obično se sastoje od tri dijela: elektroda, elektrolita i poluvodičkih elektroda, koje su osnovne komponente senzora. Izrađeni su od metala ili poluvodičkih materijala i mogu kemijski reagirati s molekulama plina. Elektrolit je vodljiva tekućina koja može spojiti elektrode s poluvodičima u cjelovit krug. Poluvodič je poseban materijal koji može pretvoriti strujni signal između elektrode i elektrolita u digitalni signal, čime se postiže detekcija koncentracije plina.
Princip rada elektrokemijskih plinskih senzora temelji se na redoks reakcijama. Kada molekule plina dođu u kontakt s površinom elektrode, podvrgavaju se oksidacijsko-redukcijskoj reakciji, generirajući strujni signal. Ovaj strujni signal može se prenijeti do poluvodiča kroz elektrolit i zatim pretvoriti u digitalni signal. Veličina digitalnog signala izravno je proporcionalna koncentraciji plina, pa se koncentracija plina može odrediti mjerenjem veličine digitalnog signala.
Uglavnom se koristi za detekciju otrovnih plinova, s visokom osjetljivošću, brzom brzinom odziva, dobrom pouzdanošću i dugim vijekom trajanja. Može detektirati razne plinove, kao što su ugljični monoksid, ugljični dioksid, kisik, dušik itd. Ima široku primjenu u industriji, zdravstvu, zaštiti okoliša i drugim područjima.
4) Princip PID fotoionizacije:
Načelo PID-a je da će se organski plinovi ionizirati pod utjecajem izvora UV svjetla. PID koristi UV (ultraljubičastu) lampu, a organska tvar ionizira pod pobudom UV lampe. Ionizirani "fragmenti" nose pozitivne i negativne naboje, što rezultira električnom strujom između dviju elektroda. Detektor pojačava struju i prikazuje koncentraciju VOC plina kroz instrumente i opremu.
Uglavnom se koristi za nadzor rafinerijske industrije, hitno rukovanje opasnim kemijskim curenjima, definiranje opasnih područja za curenje, sigurnosno praćenje stanica spremnika nafte i praćenje učinkovitosti pročišćavanja ispuštanja organske tvari.
5) Princip toplinske vodljivosti:
Analiza koncentracije mjerenog plina uglavnom se postiže mjerenjem promjene toplinske vodljivosti miješanog plina. Obično se razlika u toplinskoj vodljivosti plinskog senzora pretvara u promjenu otpora kroz krug. Tradicionalna metoda detekcije je slanje plina koji se testira u plinsku komoru, gdje je središte plinske komore termoosjetljivi element, kao što je termoosjetljivi otpornik, platinasta žica ili volframova žica. Kada se zagrije na određenu temperaturu, promjena toplinske vodljivosti miješanog plina pretvara se u promjenu otpora termoosjetljivog elementa. Promjenu vrijednosti otpora relativno je lako precizno izmjeriti.
6) Načela poluvodiča:
Poluvodički senzori plina izrađuju se korištenjem oksidacijsko-redukcijske reakcije plina na površini poluvodiča kako bi se izazvale promjene u vrijednosti otpora osjetljivih komponenti. Kada se poluvodički uređaj zagrije do stabilnog stanja i adsorbira u kontaktu plina s površinom poluvodiča, adsorbirane molekule najprije slobodno difundiraju na površini objekta, gubeći svoju kinetičku energiju. Neke molekule ispare, dok preostale molekule podliježu toplinskoj razgradnji i adsorpciji na površini predmeta. Kada je izlazni rad poluvodiča manji od afiniteta adsorbirane molekule, adsorbirana molekula će oduzeti elektrone iz uređaja i postati negativna adsorpcija iona, predstavljajući sloj naboja na površini poluvodiča.
