Подробно объяснить принцип обнаружения детекторов газа.
Детектор газа — это прибор, специально разработанный для определения безопасной концентрации газов. Принцип его работы в основном заключается в преобразовании физических или химических неэлектрических сигналов, собираемых газовыми датчиками, в электрические сигналы, а затем в исправлении и фильтрации вышеуказанных электрических сигналов через внешние цепи. Обработанные сигналы затем контролируются соответствующими модулями для обнаружения газа. Однако основой детектора газа является встроенный сенсорный компонент, который различает принципы технологии обнаружения, основанные на различных обнаруженных газах. Его принципы в основном разделены на следующие шесть категорий:
1) Принцип каталитического сгорания:
Датчик каталитического сгорания использует принцип теплового эффекта каталитического сгорания и состоит из измерительного моста, образованного парными детекторными и компенсационными элементами. При определенных температурных условиях горючий газ подвергается беспламенному сгоранию на поверхности носителя детекторного элемента и под действием катализатора. Температура носителя увеличивается, и соответственно увеличивается сопротивление платиновой проволоки внутри него, что приводит к потере баланса балансового моста и выдаче электрического сигнала, пропорционального концентрации горючего газа. Измеряя величину изменения сопротивления платиновой проволоки, можно определить концентрацию горючих газов.
В основном используется для обнаружения горючих газов, с хорошей линейностью выходного сигнала, надежным индексом, доступной ценой и отсутствием перекрестного заражения другими негорючими газами.
2) Инфракрасный принцип:
Инфракрасный датчик непрерывно пропускает измеряемый газ через контейнер определенной длины и объема и излучает луч инфракрасного света с одного из двух прозрачных торцевых поверхностей контейнера. Когда длина волны инфракрасного датчика совпадает со спектром поглощения измеряемого газа, инфракрасная энергия поглощается, а затухание интенсивности инфракрасного света, проходящего через измеряемый газ, соответствует закону Ламберта Бера. Чем выше концентрация газа, тем больше ослабление света. В этот момент поглощение инфракрасного света прямо пропорционально концентрации поглощающего материала, и, таким образом, концентрацию газа можно измерить путем измерения ослабления инфракрасного света газом.
Длительный срок службы (от 3 до 5 лет), высокая чувствительность, хорошая стабильность, отсутствие токсичности, меньшее влияние окружающей среды и отсутствие зависимости от кислорода. Инфракрасные датчики газа обладают высокой чувствительностью мониторинга и могут точно распознавать даже следовые количества PPB или низкие концентрации газов класса PPM. Диапазон измерений широк, и он, как правило, может анализировать газ с высокой концентрацией 100 процентов по объему, а также анализировать анализ с низкой концентрацией на уровне 1 ppb.
3) Электрохимические принципы:
Электрохимические датчики обычно состоят из трех частей: электродов, электролитов и полупроводниковых электродов, которые являются основными компонентами датчика. Они изготовлены из металлов или полупроводниковых материалов и могут химически реагировать с молекулами газа. Электролит — это проводящая жидкость, которая может соединять электроды с полупроводниками, образуя полную цепь. Полупроводник — это специальный материал, который может преобразовывать сигнал тока между электродом и электролитом в цифровой сигнал, тем самым обеспечивая обнаружение концентрации газа.
Принцип работы электрохимических газовых сенсоров основан на окислительно-восстановительных реакциях. Когда молекулы газа вступают в контакт с поверхностью электрода, они подвергаются окислительно-восстановительной реакции, генерируя токовый сигнал. Этот сигнал тока может быть передан в полупроводник через электролит, а затем преобразован в цифровой сигнал. Размер цифрового сигнала прямо пропорционален концентрации газа, поэтому концентрацию газа можно определить путем измерения размера цифрового сигнала.
В основном используется для обнаружения токсичных газов, обладает высокой чувствительностью, быстрой скоростью реакции, хорошей надежностью и длительным сроком службы. Он может обнаруживать различные газы, такие как окись углерода, диоксид углерода, кислород, азот и т. д. Он широко применяется в промышленности, здравоохранении, охране окружающей среды и других областях.
4) Принцип фотоионизации ФИД:
Принцип ФИД заключается в том, что органические газы ионизируются под воздействием источника ультрафиолетового света. В ФИД используется УФ (ультрафиолетовая) лампа, а органические вещества ионизируются под воздействием УФ-лампы. Ионизированные «фрагменты» несут положительные и отрицательные заряды, в результате чего между двумя электродами возникает электрический ток. Детектор усиливает ток и отображает концентрацию летучих органических соединений с помощью приборов и оборудования.
В основном используется для мониторинга нефтеперерабатывающей промышленности, аварийной обработки утечек опасных химических веществ, определения опасных зон для утечек, мониторинга безопасности нефтеналивных станций и мониторинга эффективности очистки выбросов органических веществ.
5) Принцип теплопроводности:
Анализ концентрации измеряемого газа в основном достигается путем измерения изменения теплопроводности газовой смеси. Обычно разница теплопроводности датчика газа преобразуется в изменение сопротивления через цепь. Традиционный метод обнаружения заключается в отправке испытуемого газа в газовую камеру, где в центре газовой камеры находится термочувствительный элемент, например термочувствительный резистор, платиновая или вольфрамовая проволока. При нагреве до определенной температуры изменение теплопроводности газовой смеси преобразуется в изменение сопротивления термочувствительного элемента. Изменение значения сопротивления относительно легко точно измерить.
6) Принципы полупроводников:
Полупроводниковые газовые датчики изготавливаются путем использования окислительно-восстановительной реакции газа на поверхности полупроводников, вызывающей изменения значения сопротивления чувствительных компонентов. Когда полупроводниковый прибор нагревается до стабильного состояния и адсорбируется при контакте газа с поверхностью полупроводника, адсорбированные молекулы сначала свободно диффундируют по поверхности объекта, теряя свою кинетическую энергию. Часть молекул испаряется, а остальные подвергаются термическому разложению и адсорбции на поверхности объекта. Когда работа выхода полупроводника меньше сродства адсорбированной молекулы, адсорбированная молекула отбирает электроны у устройства и становится адсорбцией отрицательных ионов, образуя слой заряда на поверхности полупроводника.
