Terangkan prinsip pengesanan pengesan gas secara terperinci
Pengesan gas ialah alat yang direka khusus untuk mengesan kepekatan gas yang selamat. Prinsip kerjanya terutamanya melibatkan menukar isyarat bukan elektrik fizikal atau kimia yang dikumpul oleh penderia gas kepada isyarat elektrik, dan kemudian membetulkan dan menapis isyarat elektrik di atas melalui litar luaran. Isyarat yang diproses kemudiannya dikawal oleh modul yang sepadan untuk mencapai pengesanan gas. Walau bagaimanapun, teras pengesan gas ialah komponen sensor terbina dalam, yang membezakan prinsip teknologi pengesanan berdasarkan gas berbeza yang dikesan. Prinsipnya dibahagikan kepada enam kategori berikut:
1) Prinsip pembakaran bermangkin:
Penderia pembakaran pemangkin menggunakan prinsip kesan haba pembakaran pemangkin, yang terdiri daripada jambatan pengukur yang dibentuk oleh elemen pengesanan berpasangan dan elemen pampasan. Di bawah keadaan suhu tertentu, gas mudah terbakar mengalami pembakaran tanpa api pada permukaan pembawa unsur pengesanan dan di bawah tindakan mangkin. Suhu pembawa meningkat, dan rintangan wayar platinum di dalamnya juga meningkat dengan sewajarnya, menyebabkan jambatan pengimbang kehilangan keseimbangan dan mengeluarkan isyarat elektrik yang berkadar dengan kepekatan gas mudah terbakar, Dengan mengukur magnitud perubahan rintangan wayar platinum, kepekatan gas mudah terbakar boleh ditentukan.
Digunakan terutamanya untuk pengesanan gas mudah terbakar, dengan kelinearan isyarat keluaran yang baik, indeks yang boleh dipercayai, harga yang berpatutan, dan tiada jangkitan silang dengan gas tidak mudah terbakar yang lain.
2) Prinsip inframerah:
Penderia inframerah secara berterusan melepasi gas untuk diukur melalui bekas dengan panjang dan isipadu tertentu, dan memancarkan pancaran cahaya inframerah dari salah satu daripada dua muka hujung telus bekas itu. Apabila panjang gelombang sensor inframerah bertepatan dengan spektrum penyerapan gas yang diukur, tenaga inframerah diserap, dan pengecilan keamatan cahaya inframerah yang melalui gas yang diukur memenuhi undang-undang Lambert Beer. Semakin tinggi kepekatan gas, semakin besar pengecilan cahaya. Pada ketika ini, penyerapan cahaya inframerah adalah berkadar terus dengan kepekatan bahan penyerap, dan dengan itu kepekatan gas boleh diukur dengan mengukur pengecilan cahaya inframerah oleh gas.
Hayat perkhidmatan yang panjang (3 hingga 5 tahun hayat perkhidmatan), kepekaan yang tinggi, kestabilan yang baik, dan tiada ketoksikan, kurang gangguan dari persekitaran, dan tiada pergantungan kepada oksigen. Penderia gas inframerah mempunyai sensitiviti pemantauan yang tinggi, dan boleh membezakan dengan tepat jumlah surih PPB atau kepekatan rendah gas gred PPM. Julat pengukuran adalah luas, dan ia secara amnya boleh menganalisis kepekatan tinggi 100% gas VOL, serta menganalisis analisis kepekatan rendah tahap 1ppb.
3) Prinsip elektrokimia:
Penderia elektrokimia biasanya terdiri daripada tiga bahagian: elektrod, elektrolit dan elektrod semikonduktor, yang merupakan komponen teras sensor. Ia diperbuat daripada bahan logam atau semikonduktor dan boleh bertindak balas secara kimia dengan molekul gas. Elektrolit ialah cecair pengalir yang boleh menyambungkan elektrod dengan semikonduktor untuk membentuk litar lengkap. Semikonduktor ialah bahan khas yang boleh menukar isyarat semasa antara elektrod dan elektrolit kepada isyarat digital, dengan itu mencapai pengesanan kepekatan gas.
Prinsip kerja penderia gas elektrokimia adalah berdasarkan tindak balas redoks. Apabila molekul gas bersentuhan dengan permukaan elektrod, mereka menjalani tindak balas pengurangan pengoksidaan, menghasilkan isyarat semasa. Isyarat arus ini boleh dihantar ke semikonduktor melalui elektrolit dan kemudian ditukar kepada isyarat digital. Saiz isyarat digital adalah berkadar terus dengan kepekatan gas, jadi kepekatan gas boleh ditentukan dengan mengukur saiz isyarat digital.
Terutamanya digunakan untuk pengesanan gas toksik, dengan kepekaan tinggi, kelajuan tindak balas yang cepat, kebolehpercayaan yang baik, dan hayat perkhidmatan yang panjang. Ia boleh mengesan pelbagai gas, seperti karbon monoksida, karbon dioksida, oksigen, nitrogen, dll. Ia mempunyai aplikasi yang meluas dalam industri, penjagaan kesihatan, perlindungan alam sekitar dan bidang lain.
4) Prinsip pengionan PID:
Prinsip PID ialah gas organik akan mengion di bawah pengujaan sumber cahaya UV. PID menggunakan lampu UV (ultraviolet), dan bahan organik terion di bawah pengujaan lampu UV. "serpihan" terion membawa cas positif dan negatif, menghasilkan arus elektrik di antara dua elektrod. Pengesan menguatkan arus dan memaparkan kepekatan gas VOC melalui instrumen dan peralatan.
Terutamanya digunakan untuk memantau industri penapisan, pengendalian kecemasan kebocoran kimia berbahaya, menentukan kawasan berbahaya untuk kebocoran, pemantauan keselamatan stesen tangki minyak, dan pemantauan kecekapan penulenan pelepasan bahan organik.
5) Prinsip kekonduksian terma:
Analisis kepekatan gas yang diukur terutamanya dicapai dengan mengukur perubahan dalam kekonduksian terma gas bercampur. Biasanya, perbezaan dalam kekonduksian terma sensor gas ditukar kepada perubahan rintangan melalui litar. Kaedah pengesanan tradisional adalah menghantar gas untuk diuji ke dalam ruang gas, di mana bahagian tengah ruang gas adalah unsur termosensitif, seperti perintang termosensitif, wayar platinum atau wayar tungsten. Apabila dipanaskan pada suhu tertentu, perubahan dalam kekonduksian terma gas bercampur ditukar kepada perubahan dalam rintangan unsur termosensitif. Perubahan dalam nilai rintangan agak mudah untuk diukur dengan tepat.
6) Prinsip Semikonduktor:
Penderia gas semikonduktor dibuat dengan menggunakan tindak balas pengoksidaan-pengurangan gas pada permukaan semikonduktor untuk menyebabkan perubahan dalam nilai rintangan komponen sensitif. Apabila peranti semikonduktor dipanaskan kepada keadaan stabil dan terjerap apabila bersentuhan gas dengan permukaan semikonduktor, molekul terjerap mula-mula meresap secara bebas pada permukaan objek, kehilangan tenaga kinetiknya. Sesetengah molekul tersejat, manakala molekul yang tinggal mengalami penguraian terma dan penjerapan pada permukaan objek. Apabila fungsi kerja semikonduktor adalah kurang daripada pertalian molekul terjerap, molekul terjerap akan mengambil elektron daripada peranti dan menjadi penjerapan ion negatif, membentangkan lapisan cas pada permukaan semikonduktor.
