Principio di funzionamento chiave dei rilevatori di gas a infrarossi
Il rilevatore di gas a infrarossi è un dispositivo di rilevamento di gas comunemente utilizzato che rileva i gas misurando le caratteristiche di assorbimento dei gas target nell'intervallo spettrale dell'infrarosso. I rilevatori di gas a infrarossi presentano i vantaggi di alta precisione, risposta rapida e buona stabilità e sono ampiamente utilizzati nei campi di monitoraggio industriale e ambientale.
Il principio di funzionamento di un rilevatore di gas a infrarossi può essere riassunto come segue: la sorgente di luce infrarossa genera un raggio infrarosso, che viene rilevato dalla trasmissione del gas misurato nella camera a gas, e poi passa attraverso il filtro a infrarossi per raggiungere il rilevatore a infrarossi. Il rilevatore a infrarossi converte il segnale di luce infrarossa ricevuto in un segnale elettrico correlato alla concentrazione del gas misurato, quindi amplifica ed elabora il segnale per visualizzare o emettere infine il valore di concentrazione.
Nei rilevatori di gas a infrarossi, la sorgente di luce a infrarossi è un componente chiave. Le sorgenti luminose a infrarossi comunemente utilizzate includono il tipo a radiazione termica e il tipo a semiconduttore. Le sorgenti luminose a infrarossi con radiazione termica utilizzano in genere materiali come fili riscaldanti, emettitori o carburi di silicio per emettere radiazioni infrarosse attraverso il riscaldamento a resistenza. Le sorgenti di luce a infrarossi a semiconduttore utilizzano in genere diodi emettitori di luce a infrarossi-(LED IR) come sorgenti luminose, che presentano i vantaggi di bassa potenza e lunga durata.
La funzione di un filtro a infrarossi è quella di trasmettere selettivamente la luce infrarossa bloccando la luce proveniente da altre lunghezze d'onda. A seconda delle caratteristiche e dei requisiti di rilevamento del gas testato, è possibile selezionare diverse lunghezze d'onda dei filtri a infrarossi. I rilevatori a infrarossi vengono utilizzati per ricevere la luce infrarossa trasmessa attraverso i filtri e convertire il segnale luminoso a infrarossi in un segnale elettrico per la successiva elaborazione. Esistono due tipi comunemente usati di rilevatori a infrarossi: fotoconduttivi e termoelettrici. I rilevatori a infrarossi fotoconduttivi utilizzano generalmente materiali come HgCdTe per convertire i segnali di luce infrarossa attraverso l'effetto fotoelettrico. I rilevatori a infrarossi termoelettrici ottengono la conversione del segnale misurando le variazioni di temperatura generate dai segnali di luce infrarossa.
Quando si utilizza un rilevatore di gas a infrarossi, il primo passo è confermare le caratteristiche di assorbimento del gas misurato verso la luce infrarossa. Il grado di assorbimento di lunghezze d'onda specifiche della luce infrarossa varia tra i diversi gas, quindi la selezione di filtri e rilevatori appropriati è fondamentale. In secondo luogo è necessario calibrare il rilevatore di gas a infrarossi sul gas misurato corrispondente. Durante il processo di calibrazione, è necessario fornire un campione di gas di concentrazione nota e regolare la sensibilità e la portata dello strumento in base al segnale generato dal campione per garantire l'accuratezza dei risultati di rilevamento.
Nelle applicazioni pratiche, i rilevatori di gas a infrarossi sono spesso dotati di schermi LCD o interfacce digitali per la visualizzazione intuitiva dei risultati di misurazione. Allo stesso tempo, i dati possono anche essere inviati al sistema di elaborazione dati per la registrazione e l'analisi collegandosi ad un computer o ad un dispositivo di acquisizione dati. Inoltre, alcuni rilevatori di gas a infrarossi avanzati possono essere dotati anche di dispositivi di allarme. Quando vengono rilevate concentrazioni anomale di gas, verrà emesso tempestivamente un allarme per garantire la sicurezza.
