Tipus de sensors de gas i les seves aplicacions en equips de detecció i monitorització de gasos
Amb el desenvolupament de la indústria petroquímica, s'han augmentat els tipus i els rangs d'aplicació de gasos inflamables, explosius i tòxics. Una vegada que aquests gasos es filtren durant la producció, el transport i l'ús, provocaran intoxicació, incendis i fins i tot accidents d'explosió, posant en perill greu la vida de les persones i la seguretat de la propietat. A causa de la difusió del propi gas, després que es produeixi una fuita, el gas es difondrà per la superfície del sòl sota l'acció de la força externa del vent i el gradient de concentració intern, formant una explosió de combustió o una zona de perill verinosa al lloc de l'accident i ampliant el zona perillosa.
Un cop es produeix un accident de fuita de gas, s'han de prendre les mesures corresponents tan aviat com sigui possible per minimitzar la pèrdua per accident. La detecció oportuna i fiable del contingut de determinats gasos a l'aire, les mesures correctives oportunes i efectives, i els mètodes correctes d'eliminació per reduir els accidents causats per fuites són condicions necessàries per evitar grans béns i víctimes. Això planteja requisits més elevats per als equips de detecció i monitorització de gasos. Com a detector de gas important, el sensor de gas s'ha desenvolupat molt en els últims anys. El desenvolupament del sensor de gas fa que la seva aplicació sigui cada cop més extensa.
Visió general del sensor de gas
Els països estrangers van començar a investigar i desenvolupar sensors de gas a la dècada de 1930. Antigament, els sensors de gas s'utilitzaven principalment per a la detecció i alarma de gas de carbó, gas liquat de petroli, gas natural i gas a les mines. Actualment, els tipus de gasos que cal detectar s'han expandit dels gasos reductors originals (H2, C4H10, CH4) a gasos tòxics (CO, NO2, H2S, NO, NH3, PH3).
Hi ha molts tipus de sensors de gas. Segons els diferents materials de detecció de gas i les característiques de detecció de gas utilitzats, es pot dividir en tipus de semiconductor, tipus d'electròlit sòlid, tipus electroquímic, tipus de combustió de contacte, tipus de polímer, etc.
Sensor de gas semiconductor
Aquest sensor utilitza principalment materials semiconductors sensibles al gas. Des que el sensor de gas d'òxid metàl·lic semiconductor va sortir el 1962, s'ha utilitzat àmpliament a causa dels seus avantatges d'alta sensibilitat i resposta ràpida, i s'ha convertit en un dels sensors més grans i utilitzats del món. Segons les diferents maneres de detectar la quantitat característica de detecció de gas, es divideix en dos tipus: tipus resistiu i tipus no resistiu.
El sensor de gas semiconductor resistiu funciona detectant el canvi del sensor de gas amb el contingut de gas. S'utilitzen principalment materials ceràmics sensibles al gas d'òxid metàl·lic. Amb la investigació i el desenvolupament de nous materials com ara òxids metàl·lics compostos i òxids metàl·lics mixts en els darrers anys, les característiques i el rang d'aplicació d'aquest sensor de gas s'han millorat molt. Per exemple: el sensor de gas WO3 pot detectar un rang de concentració de NH3 de 5 ppm a 50 ppm, el sensor de gas ZnO-CuO és molt sensible a 200 ppm de CO.
Els sensors de gas semiconductors no resistius funcionen segons el principi que el corrent o la tensió del sensor de gas canvia amb el contingut de gas. Hi ha principalment tipus de díode MOS i tipus de díode d'unió i sensor de gas tipus tub d'efecte de camp. La majoria dels gasos de detecció són gasos combustibles com l'hidrogen i el silà.
Sensor de gas d'electròlit sòlid
Els sensors de gas d'electròlit sòlid utilitzen materials de detecció de gas d'electròlit sòlid com a elements de detecció de gas. El principi és que el material sensible al gas genera ions quan passa pel gas, formant així una força electromotriu i mesurant la força electromotriu per mesurar la concentració del gas. A causa de l'alta conductivitat, bona sensibilitat i selectivitat d'aquest sensor, s'ha utilitzat àmpliament i ha entrat a gairebé tots els camps de la petroquímica, la protecció del medi ambient, la mineria, etc., només per darrere dels sensors de gas semiconductor d'òxid metàl·lic. Per exemple, YST-Au-WO3 per mesurar H2S, NH+4CaCO3 per mesurar NH3, etc.
Contacte amb el sensor de gas de combustió
Es pot dividir en tipus de combustió de contacte directe i tipus de combustió de contacte catalític. El seu principi de funcionament és: quan el material sensible al gas s'activa, el gas inflamable s'oxida i es crema sota l'acció d'un catalitzador, i la calor generada escalfa el cable de calefacció, canviant així el seu valor de resistència i mesurant el canvi de resistència. per mesurar la concentració de gas. Aquest sensor només pot mesurar gasos combustibles i és insensible als gasos no combustibles. Per exemple, els sensors fets mitjançant el recobriment de catalitzadors actius Rh i Pd sobre filferro Pt tenen característiques d'ampli espectre, és a dir, poden detectar diversos gasos combustibles. El sensor de gas de combustió de contacte és molt estable a temperatura ambient i pot detectar la majoria de gasos inflamables amb el límit inferior d'explosió. S'utilitza àmpliament en la monitorització i alarma de gasos inflamables en plantes petroquímiques, drassanes, túnels de mines, banys, cuines, etc.
Sensor de gas polímer
Els sensors de gas que utilitzen materials de detecció de gas de polímer s'han desenvolupat molt en els últims anys. Quan el material detector de gas polímer es troba amb un gas específic, les seves propietats físiques, com ara la resistència, la constant dielèctrica, la velocitat i la freqüència de propagació de l'ona acústica de la superfície del material i el pes del material, canviaran. Hi ha principalment polímers de ftalocianina, pel·lícula LB, fenilcianina acetilè, alcohol polivinílic-àcid fosfòric, poliisobutilè, aminoundecil silà, etc. Els materials de detecció de gasos polimèrics tenen un paper important en la detecció de gasos tòxics i la frescor dels aliments a causa de la seva facilitat d'operació, procés senzill, bona selectivitat a temperatura ambient, preu baix i fàcil combinació amb sensors de microestructura i dispositius d'ona acústica superficial. Segons les propietats de detecció de gas dels materials utilitzats, aquest tipus de sensor es pot dividir en: sensors de gas de polímer resistius que mesuren la concentració de gas mesurant la resistència dels materials de detecció de gas; sensors de gas de tipus bateria de concentració que mesuren la força electromotriu per determinar la concentració de gas formant una cèl·lula de concentració quan el material de detecció de gas absorbeix gas; sensors de gas d'ona acústica superficial que es fan basant-se en el principi que la velocitat o freqüència de propagació de les ones sonores a la superfície del material canvia després que el polímer sensor de gas absorbeixi gas; El sensor de gas polímer té una alta sensibilitat a molècules específiques de gas, bona selectivitat, estructura senzilla, es pot utilitzar a temperatura normal i pot complementar les deficiències d'altres sensors de gas.
