Explica amb detall el principi de detecció dels detectors de gas
Un detector de gasos és un instrument dissenyat específicament per detectar la concentració segura de gasos. El seu principi de funcionament consisteix principalment a convertir els senyals físics o químics no elèctrics recollits pels sensors de gas en senyals elèctrics, i després rectificar i filtrar els senyals elèctrics anteriors a través de circuits externs. A continuació, els senyals processats són controlats pels mòduls corresponents per aconseguir la detecció de gas. Tanmateix, el nucli d'un detector de gasos és un component de sensor integrat, que distingeix els principis de la tecnologia de detecció en funció dels diferents gasos detectats. Els seus principis es divideixen principalment en les sis categories següents:
1) Principi de combustió catalítica:
El sensor de combustió catalítica utilitza el principi d'efecte tèrmic de la combustió catalítica, que consisteix en un pont de mesura format per aparellament d'elements de detecció i elements de compensació. En determinades condicions de temperatura, el gas combustible experimenta una combustió sense flama a la superfície del portador de l'element de detecció i sota l'acció del catalitzador. La temperatura del portador augmenta i la resistència del fil de platí al seu interior també augmenta en conseqüència, fent que el pont d'equilibri perdi l'equilibri i emeti un senyal elèctric proporcional a la concentració de gas combustible, mesurant la magnitud del canvi de resistència del cable de platí, es pot determinar la concentració de gasos combustibles.
S'utilitza principalment per a la detecció de gasos combustibles, amb bona linealitat del senyal de sortida, índex fiable, preu assequible i sense infecció creuada amb altres gasos no combustibles.
2) Principi d'infrarojos:
Un sensor d'infrarojos fa passar contínuament el gas a mesurar a través d'un recipient d'una determinada longitud i volum, i emet un feix de llum infraroja des d'una de les dues cares extrems transparents del recipient. Quan la longitud d'ona del sensor d'infrarojos coincideix amb l'espectre d'absorció del gas mesurat, s'absorbeix energia infraroja i l'atenuació de la intensitat de la llum infraroja que passa pel gas mesurat compleix la llei de Lambert Beer. Com més gran sigui la concentració de gas, més gran serà l'atenuació de la llum. En aquest punt, l'absorció de la llum infraroja és directament proporcional a la concentració del material absorbent i, per tant, la concentració de gas es pot mesurar mesurant l'atenuació de la llum infraroja pel gas.
Llarga vida útil (3 a 5 anys de vida útil), alta sensibilitat, bona estabilitat i sense toxicitat, menys interferències del medi ambient i sense dependència de l'oxigen. Els sensors de gas infrarojos tenen una alta sensibilitat de monitorització i poden distingir amb precisió fins i tot petites quantitats de PPB o concentracions baixes de gasos de grau PPM. El rang de mesurament és ampli i, en general, pot analitzar gas d'alta concentració 100% VOL, així com analitzar anàlisi de concentració baixa de nivell d'1 ppb.
3) Principis electroquímics:
Els sensors electroquímics solen consistir en tres parts: elèctrodes, electròlits i elèctrodes semiconductors, que són els components bàsics del sensor. Estan fets de materials metàl·lics o semiconductors i poden reaccionar químicament amb molècules de gas. L'electròlit és un líquid conductor que pot connectar elèctrodes amb semiconductors per formar un circuit complet. El semiconductor és un material especial que pot convertir el senyal actual entre l'elèctrode i l'electròlit en un senyal digital, aconseguint així la detecció de concentració de gas.
El principi de funcionament dels sensors de gas electroquímics es basa en reaccions redox. Quan les molècules de gas entren en contacte amb la superfície de l'elèctrode, experimenten una reacció d'oxidació-reducció, generant un senyal de corrent. Aquest senyal de corrent es pot transmetre al semiconductor a través d'un electròlit i després es pot convertir en un senyal digital. La mida del senyal digital és directament proporcional a la concentració de gas, de manera que la concentració de gas es pot determinar mesurant la mida del senyal digital.
S'utilitza principalment per a la detecció de gasos tòxics, amb alta sensibilitat, velocitat de resposta ràpida, bona fiabilitat i llarga vida útil. Pot detectar diversos gasos, com ara monòxid de carboni, diòxid de carboni, oxigen, nitrogen, etc. Té àmplies aplicacions en indústries, sanitat, protecció del medi ambient i altres camps.
4) Principi de fotoionització PID:
El principi del PID és que els gasos orgànics s'ionitzaran sota l'excitació d'una font de llum UV. El PID utilitza una làmpada UV (ultraviolada) i la matèria orgànica s'ionitza sota l'excitació de la làmpada UV. Els "fragments" ionitzats porten càrregues positives i negatives, donant lloc a un corrent elèctric entre els dos elèctrodes. El detector amplifica el corrent i mostra la concentració de gasos COV a través d'instruments i equips.
S'utilitza principalment per supervisar la indústria de la refinació, la manipulació d'emergència de fuites químiques perilloses, la definició de zones perilloses per a les fuites, el control de seguretat de les estacions de dipòsits de petroli i el seguiment de l'eficiència de purificació de descàrrega de matèria orgànica.
5) Principi de conductivitat tèrmica:
L'anàlisi de la concentració del gas mesurat s'aconsegueix principalment mesurant el canvi en la conductivitat tèrmica del gas mesclat. Normalment, la diferència de conductivitat tèrmica d'un sensor de gas es converteix en un canvi de resistència a través d'un circuit. El mètode de detecció tradicional és enviar el gas a provar a una cambra de gas, on el centre de la cambra de gas és un element termosensible, com ara una resistència termosensible, un fil de platí o un fil de tungstè. Quan s'escalfa a una determinada temperatura, el canvi en la conductivitat tèrmica del gas barrejat es converteix en un canvi en la resistència de l'element termosensible. El canvi en el valor de la resistència és relativament fàcil de mesurar amb precisió.
6) Principis dels semiconductors:
Els sensors de gas semiconductors es fabriquen utilitzant la reacció d'oxidació-reducció del gas a la superfície dels semiconductors per provocar canvis en el valor de resistència dels components sensibles. Quan un dispositiu semiconductor s'escalfa fins a un estat estable i s'adsorbeix en contacte amb el gas amb la superfície del semiconductor, les molècules adsorbides primer es difonen lliurement a la superfície de l'objecte, perdent la seva energia cinètica. Algunes molècules s'evaporen, mentre que les molècules restants pateixen descomposició tèrmica i adsorció a la superfície de l'objecte. Quan la funció de treball d'un semiconductor és menor que l'afinitat de la molècula adsorbida, la molècula adsorbida eliminarà electrons del dispositiu i es convertirà en una adsorció d'ions negatius, presentant una capa de càrrega a la superfície del semiconductor.
