Датчики газа можно разделить на три основные категории в зависимости от принципов их работы:
Датчики газа, использующие физические и химические свойства, например, на основе полупроводников (поверхностный контроль, контроль объема, поверхностный потенциал), каталитическое горение, твердая теплопроводность и т. д. Датчики газа, использующие физические свойства, такие как теплопроводность, оптические помехи, поглощение инфракрасного излучения и т. д. Датчики газа, использующие электрохимические свойства, такие как электролиз с постоянным потенциалом, гальванический элемент, диафрагменный ионный электрод, фиксированный электролит и т. д. В зависимости от опасностей мы классифицируем токсичные и вредные газы на две категории: горючие газы и токсичные газы. Из-за различных свойств и опасностей методы их обнаружения также различаются.
Горючие газы — это опасные газы, обычно встречающиеся в промышленных условиях, таких как нефтехимия, в основном состоящие из органических газов, таких как алканы, и некоторых неорганических газов, таких как окись углерода. Взрыв горючих газов должен соответствовать определенным условиям, а именно: определенной концентрации горючего газа, определенному количеству кислорода и источнику огня с достаточным количеством тепла для их воспламенения, зонду датчика влажности, электрической нагревательной трубке из нержавеющей стали, датчику PT100, жидкостному электромагнитному клапану, нагревателю из литого алюминия и нагревательной катушке. Это три элемента взрыва (как показано в треугольнике взрыва на левом рисунке выше), которые необходимы. Другими словами, отсутствие любого из этих условий не приведет к пожару или взрыву. Когда горючие газы (пар, пыль) и кислород смешиваются и достигают определенной концентрации, они взрываются при воздействии источника огня с определенной температурой. Мы называем концентрацию, при которой горючие газы взрываются при воздействии источника огня, пределом взрывоопасной концентрации, сокращенно пределом взрываемости, который обычно выражается в%.
Фактически, эта смесь не обязательно взрывается при любом соотношении компонентов и требует определенного диапазона концентраций. Заштрихованная область показана на рисунке справа выше. Когда концентрация горючего газа ниже LEL (минимального предела взрываемости) (недостаточная концентрация горючего газа) и выше UEL (максимального предела взрываемости) (недостаток кислорода), взрыва не произойдет. НПВ и ВВП разных горючих газов различны (см. введение в восьмом выпуске), что следует учитывать при калибровке приборов. По соображениям безопасности обычно следует подавать сигнал тревоги, когда концентрация горючего газа достигает 10 % и 20 % НПВ, где имеется в виду 10 % НПВ. Сделайте предупреждающее предупреждение, а 20% НПВ называется предупреждением об опасности. Вот почему мы называем детектор горючих газов детектором НПВ. Следует отметить, что значение 100%, отображаемое на детекторе НПВ, не означает, что концентрация горючего газа достигает 100% объема газа, а скорее достигает 100% НПВ, что эквивалентно нижнему пределу взрываемости горючего газа. Если это метан, то 100% НПВ=4% объемной концентрации (ОБ). В работе детектор, измеряющий эти газы методом НПВ, представляет собой обычный детектор каталитического сгорания.
Его принцип заключается в использовании двойного моста (широко известного как мост Уитстона). На один из платиновых проволочных мостиков нанесено каталитическое вещество горения. Независимо от горючего газа, пока он может быть воспламенен электродом, сопротивление платинового проволочного моста будет меняться из-за изменений температуры. Это изменение сопротивления пропорционально концентрации горючего газа, и концентрация горючего газа может быть рассчитана с помощью схемной системы прибора и микропроцессора.
