Spiegare in dettaglio il principio di rilevamento del rilevatore di gas.
Il rilevatore di gas è uno strumento appositamente progettato per rilevare la concentrazione sicura di gas. Il suo principio di funzionamento è principalmente quello di convertire i segnali fisici o chimici non elettrici raccolti dal sensore di gas in segnali elettrici, quindi rettificare e filtrare i segnali elettrici di cui sopra attraverso circuiti esterni e controllare i moduli corrispondenti attraverso questi segnali elaborati per realizzare il rilevamento del gas . Tuttavia, il nucleo del rilevatore di gas sono i componenti del sensore integrati. A seconda dei diversi gas rilevati, i principi della tecnologia di rilevamento sono diversi e i principi sono principalmente suddivisi nelle seguenti sei categorie:
1) principio della combustione catalitica:
Il sensore di combustione catalitica sfrutta il principio dell'effetto termico della combustione catalitica per formare un ponte di misura. In determinate condizioni di temperatura, il gas combustibile brucia senza fiamma sulla superficie del supporto dell'elemento di rilevamento e sotto l'azione del catalizzatore, la temperatura del supporto aumenta e anche la resistenza del filo di platino che lo attraversa aumenta di conseguenza, quindi che il ponte della bilancia perde l'equilibrio ed emette un segnale elettrico proporzionale alla concentrazione del gas combustibile. Misurando la variazione di resistenza del filo di platino è possibile conoscere la concentrazione del gas combustibile.
Viene utilizzato principalmente per il rilevamento di gas combustibile, con buona linearità del segnale di uscita, indice affidabile, prezzo accessibile e nessuna infezione crociata con altri gas non combustibili.
2) principio dell'infrarosso:
Il sensore a infrarossi fa passare continuamente il gas da misurare attraverso un contenitore di una certa lunghezza e volume ed emette un raggio di luce infrarossa dal lato di una delle due superfici terminali permeabili alla luce del contenitore. Quando la lunghezza d'onda del sensore a infrarossi coincide con la linea di assorbimento del gas da misurare, l'energia infrarossa viene assorbita e l'attenuazione dell'intensità luminosa della luce infrarossa dopo aver attraversato il gas da misurare soddisfa la legge di Lambert-Beer. Maggiore è la concentrazione del gas, maggiore è l'attenuazione della luce. In questo momento, l'assorbimento dei raggi infrarossi è direttamente proporzionale alla concentrazione delle sostanze che assorbono la luce, quindi la concentrazione del gas può essere misurata misurando l'attenuazione dei raggi infrarossi da parte del gas.
Il sensore di gas a infrarossi ha le caratteristiche di lunga durata (3-5 anni), elevata sensibilità, buona stabilità, assenza di tossicità, minori interferenze dall'ambiente e nessuna dipendenza dall'ossigeno, ecc. Il sensore di gas a infrarossi ha un'elevata sensibilità di monitoraggio e può distinguere con precisione anche il gas micro-PPB o PPM a bassa concentrazione. L'intervallo di misurazione è ampio, in genere è possibile analizzare gas al 100% VOL ad alta concentrazione e si può anche eseguire un'analisi a bassa concentrazione a livello di 1 ppb.
3) Principio elettrochimico:
Il sensore elettrochimico è solitamente costituito da tre parti: elettrodo, elettrolita ed elettrodo semiconduttore sono le parti principali del sensore, che sono realizzate in metallo o materiali semiconduttori e possono reagire chimicamente con le molecole di gas. L'elettrolita è un liquido conduttivo che può collegare gli elettrodi con i semiconduttori per formare un circuito completo. Il semiconduttore è un materiale speciale in grado di convertire il segnale di corrente tra elettrodo ed elettrolita in segnale digitale, realizzando così il rilevamento della concentrazione di gas.
Il principio di funzionamento del sensore di gas elettrochimico si basa sulla reazione redox. Quando le molecole di gas entrano in contatto con la superficie dell'elettrodo, subiranno una reazione redox e genereranno segnali di corrente. Questo segnale di corrente può essere trasferito al semiconduttore attraverso l'elettrolita e quindi convertito in un segnale digitale. Il segnale digitale è proporzionale alla concentrazione di gas, quindi la concentrazione di gas può essere determinata misurando il segnale digitale.
Utilizzato principalmente per il rilevamento di gas tossici, con elevata sensibilità, risposta rapida, buona affidabilità e lunga durata. Può rilevare una varietà di gas, come monossido di carbonio, anidride carbonica, ossigeno, azoto e così via. È ampiamente usato nell'industria, nell'assistenza medica, nella protezione ambientale e in altri campi.
4)Principio di fotoionizzazione PID:
Il principio del PID è che il gas organico si ionizza sotto l'eccitazione della sorgente di luce ultravioletta. Il PID utilizza una lampada UV e la materia organica viene ionizzata sotto l'eccitazione della lampada UV e i "frammenti" ionizzati hanno cariche positive e negative, generando così una corrente tra i due elettrodi. Il rilevatore amplifica la corrente e la concentrazione di gas COV può essere visualizzata attraverso strumenti e apparecchiature.
Viene utilizzato principalmente nel monitoraggio dell'industria della raffinazione del petrolio, nel trattamento di emergenza di perdite di sostanze chimiche pericolose, nella definizione dell'area di pericolo di perdite, nel monitoraggio della sicurezza dei serbatoi di petrolio e delle stazioni di servizio e nel monitoraggio delle emissioni di materia organica e dell'efficienza della purificazione.
5) Principio di conducibilità termica:
La concentrazione del gas misurato viene analizzata principalmente misurando la variazione della conduttività termica del gas miscelato. Di solito, la differenza di conduttività termica del sensore di gas a conducibilità termica viene convertita nella variazione di resistenza attraverso il circuito. Il metodo di rilevamento tradizionale consiste nell'inviare il gas da misurare in una camera a gas e il centro della camera a gas è un termistore, come un termistore, un filo di platino o un filo di tungsteno, che viene riscaldato a una determinata temperatura per convertire la variazione della conduttività termica del gas misto nella variazione di resistenza del termistore e la variazione di resistenza può essere misurata facilmente e con precisione.
6) principio del semiconduttore:
Il sensore di gas a semiconduttore è realizzato utilizzando la reazione di ossido-riduzione del gas sulla superficie del semiconduttore per modificare il valore di resistenza dell'elemento sensibile. Quando il dispositivo a semiconduttore viene riscaldato fino a uno stato stabile, quando il gas entra in contatto con la superficie del semiconduttore e viene adsorbito, le molecole adsorbite si diffondono prima liberamente sulla superficie dell'oggetto, perdendo la loro energia di movimento, alcune molecole evaporano e altre le molecole rimanenti vengono decomposte termicamente e adsorbite sulla superficie dell'oggetto. Quando la funzione di lavoro del semiconduttore è inferiore all'affinità delle molecole adsorbite, le molecole adsorbite toglieranno elettroni dal dispositivo e diventeranno adsorbimento di ioni negativi e la superficie del semiconduttore presenta uno strato di carica.
