หลักการทำงานของเครื่องตรวจจับก๊าซอินฟราเรด
เครื่องตรวจจับก๊าซอินฟราเรดเป็นอุปกรณ์ตรวจจับก๊าซที่ใช้กันทั่วไปซึ่งสามารถตรวจจับก๊าซได้โดยการวัดลักษณะการดูดซับของก๊าซเป้าหมายภายในช่วงสเปกตรัมอินฟราเรด เครื่องตรวจจับก๊าซอินฟราเรดมีข้อดี เช่น ความแม่นยำสูง การตอบสนองที่รวดเร็ว และความเสถียรที่ดี และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการตรวจสอบทางอุตสาหกรรมและสิ่งแวดล้อม
หลักการทำงานของเครื่องตรวจจับก๊าซอินฟราเรดสามารถสรุปได้ง่ายๆ เป็นขั้นตอนต่อไปนี้: แหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดจะสร้างลำแสงอินฟราเรดซึ่งตรวจจับได้โดยการส่งก๊าซที่วัดได้ในห้องแก๊ส จากนั้นไปถึงเครื่องตรวจจับอินฟราเรดผ่านอินฟราเรด กรอง. เครื่องตรวจจับอินฟราเรดจะแปลงสัญญาณแสงอินฟราเรดที่ได้รับให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับความเข้มข้นของก๊าซที่วัดได้ จากนั้นจะขยายและประมวลผลสัญญาณเพื่อแสดงหรือส่งออกค่าความเข้มข้นในท้ายที่สุด
ในเครื่องตรวจจับก๊าซอินฟราเรด แหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดเป็นส่วนประกอบที่สำคัญ มีแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดที่ใช้กันทั่วไปสองแหล่ง: ชนิดการแผ่รังสีความร้อนและชนิดกึ่งตัวนำ โดยทั่วไปแล้วแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดประเภทการแผ่รังสีความร้อนจะใช้วัสดุ เช่น ลวดทำความร้อน ตัวปล่อย หรือซิลิคอนคาร์ไบด์ เพื่อปล่อยรังสีอินฟราเรดผ่านการทำความร้อนแบบต้านทาน โดยทั่วไปแล้วแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดแบบกึ่งสื่อกระแสไฟฟ้าจะใช้ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรด (IR LED) เป็นแหล่งกำเนิดแสง ซึ่งมีข้อดี เช่น พลังงานต่ำและอายุการใช้งานยาวนาน
หน้าที่ของตัวกรองอินฟราเรดคือการเลือกส่งแสงอินฟราเรดไปพร้อมๆ กับป้องกันความยาวคลื่นอื่นๆ ของแสง ตามคุณลักษณะและข้อกำหนดในการตรวจจับของก๊าซที่ทดสอบ สามารถเลือกความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของตัวกรองอินฟราเรดได้ เครื่องตรวจจับอินฟราเรดใช้เพื่อรับแสงอินฟราเรดที่ส่งผ่านตัวกรอง และแปลงสัญญาณแสงอินฟราเรดเป็นสัญญาณไฟฟ้าเพื่อการประมวลผลในภายหลัง มีเครื่องตรวจจับอินฟราเรดที่ใช้กันทั่วไปอยู่สองตัว: โฟโตคอนดักทีฟและเทอร์โมอิเล็กทริก โดยทั่วไปแล้วเครื่องตรวจจับอินฟราเรดแบบโฟโตคอนดักทีฟจะใช้วัสดุ เช่น HgCdTe เพื่อแปลงสัญญาณแสงอินฟราเรดผ่านเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริค เครื่องตรวจจับอินฟราเรดเทอร์โมอิเล็กทริกบรรลุการแปลงสัญญาณโดยการวัดอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากสัญญาณแสงอินฟราเรด
เมื่อใช้เครื่องตรวจจับก๊าซอินฟราเรด ขั้นตอนแรกคือการยืนยันคุณลักษณะการดูดกลืนแสงของก๊าซที่วัดได้ไปยังแสงอินฟราเรด ระดับที่ก๊าซต่างๆ ดูดซับความยาวคลื่นเฉพาะของแสงอินฟราเรดจะแตกต่างกันไป ดังนั้นการเลือกตัวกรองและเครื่องตรวจจับที่เหมาะสมจึงเป็นสิ่งสำคัญ ประการที่สอง จำเป็นต้องปรับเทียบเครื่องตรวจจับก๊าซอินฟราเรดกับก๊าซที่วัดได้ที่เกี่ยวข้อง ในระหว่างกระบวนการสอบเทียบ จำเป็นต้องจัดเตรียมตัวอย่างก๊าซที่วัดได้ซึ่งมีความเข้มข้นที่ทราบ และปรับความไวและช่วงของอุปกรณ์ตามสัญญาณที่สร้างโดยตัวอย่างเพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำของผลการตรวจจับ
ในการใช้งานจริง เครื่องตรวจจับก๊าซอินฟราเรดมักจะติดตั้งหน้าจอ LCD หรืออินเทอร์เฟซดิจิทัลเพื่อแสดงผลการวัดด้วยสายตา ขณะเดียวกันยังสามารถส่งออกข้อมูลไปยังระบบประมวลผลข้อมูลเพื่อบันทึกและวิเคราะห์โดยเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์รวบรวมข้อมูล นอกจากนี้ เครื่องตรวจจับก๊าซอินฟราเรดขั้นสูงบางรุ่นยังสามารถติดตั้งอุปกรณ์แจ้งเตือน ซึ่งสามารถส่งสัญญาณเตือนในเวลาที่เหมาะสมเมื่อตรวจพบความเข้มข้นของก๊าซที่ผิดปกติ จึงมั่นใจในความปลอดภัย
โดยสรุป เครื่องตรวจจับก๊าซอินฟราเรดสามารถตรวจจับก๊าซได้โดยการวัดคุณลักษณะการดูดซับของก๊าซเป้าหมายภายในช่วงสเปกตรัมอินฟราเรด หลักการทำงานของมันขึ้นอยู่กับผลการทำงานร่วมกันของแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรด ฟิลเตอร์อินฟราเรด และเครื่องตรวจจับอินฟราเรด เมื่อใช้เครื่องตรวจจับก๊าซอินฟราเรด จำเป็นต้องเลือกตัวกรองและเครื่องตรวจจับที่เหมาะสมตามลักษณะของก๊าซที่วัดได้ และปรับเทียบและตั้งค่าช่วงการทำงานและความไวที่เหมาะสม
