อธิบายหลักการตรวจจับของเครื่องตรวจจับก๊าซโดยละเอียด
เครื่องตรวจจับก๊าซเป็นเครื่องมือที่ออกแบบมาเพื่อตรวจจับความเข้มข้นของก๊าซที่ปลอดภัยโดยเฉพาะ หลักการทำงานของมันส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการแปลงสัญญาณทางกายภาพหรือทางเคมีที่ไม่ใช่ไฟฟ้าที่รวบรวมโดยเซ็นเซอร์ก๊าซให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า จากนั้นแก้ไขและกรองสัญญาณไฟฟ้าข้างต้นผ่านวงจรภายนอก จากนั้นสัญญาณที่ประมวลผลจะถูกควบคุมโดยโมดูลที่เกี่ยวข้องเพื่อให้สามารถตรวจจับก๊าซได้ อย่างไรก็ตาม แกนหลักของเครื่องตรวจจับก๊าซคือส่วนประกอบเซ็นเซอร์ในตัว ซึ่งทำให้หลักการของเทคโนโลยีการตรวจจับแตกต่างตามก๊าซชนิดต่างๆ ที่ตรวจพบ หลักการของมันถูกแบ่งออกเป็นหกประเภทส่วนใหญ่ดังต่อไปนี้:
1) หลักการเผาไหม้แบบเร่งปฏิกิริยา:
เซ็นเซอร์ตัวเร่งปฏิกิริยาการเผาไหม้ใช้หลักเอฟเฟกต์ความร้อนของการเผาไหม้แบบเร่งปฏิกิริยา ซึ่งประกอบด้วยสะพานวัดที่เกิดจากการจับคู่องค์ประกอบการตรวจจับและองค์ประกอบการชดเชย ภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่กำหนด ก๊าซที่ติดไฟได้จะเกิดการเผาไหม้แบบไร้เปลวไฟบนพื้นผิวของตัวพาองค์ประกอบการตรวจจับ และภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยา อุณหภูมิพาหะเพิ่มขึ้น และความต้านทานของสายแพลตตินัมภายในก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย ทำให้สะพานสมดุลสูญเสียสมดุลและส่งสัญญาณไฟฟ้าออกเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของก๊าซที่ติดไฟได้ โดยการวัดขนาดของการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของสายแพลตตินัม สามารถกำหนดความเข้มข้นของก๊าซที่ติดไฟได้
ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการตรวจจับก๊าซที่ติดไฟได้ โดยมีสัญญาณเอาท์พุตเชิงเส้นที่ดี ดัชนีที่เชื่อถือได้ ราคาไม่แพง และไม่มีการติดเชื้อข้ามกับก๊าซที่ไม่ติดไฟอื่นๆ
2) หลักการอินฟราเรด:
เซ็นเซอร์อินฟราเรดจะส่งก๊าซอย่างต่อเนื่องเพื่อตรวจวัดผ่านภาชนะที่มีความยาวและปริมาตรตามที่กำหนด และปล่อยลำแสงอินฟราเรดจากด้านปลายโปร่งใสด้านใดด้านหนึ่งของภาชนะ เมื่อความยาวคลื่นของเซ็นเซอร์อินฟราเรดเกิดขึ้นพร้อมกับสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของก๊าซที่วัดได้ พลังงานอินฟราเรดจะถูกดูดซับ และการลดทอนความเข้มของแสงอินฟราเรดที่ผ่านก๊าซที่วัดได้จะเป็นไปตามกฎของแลมเบิร์ตเบียร์ ยิ่งความเข้มข้นของก๊าซสูง แสงจะลดลงตามไปด้วย ณ จุดนี้ การดูดกลืนแสงอินฟราเรดจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของวัสดุดูดซับ ดังนั้นความเข้มข้นของก๊าซจึงสามารถวัดได้โดยการวัดการลดทอนของแสงอินฟราเรดด้วยก๊าซ
อายุการใช้งานยาวนาน (อายุการใช้งาน 3 ถึง 5 ปี) ความไวสูง เสถียรภาพที่ดี และไม่มีความเป็นพิษ การรบกวนจากสิ่งแวดล้อมน้อยลง และไม่ต้องพึ่งพาออกซิเจน เซ็นเซอร์ก๊าซอินฟราเรดมีความไวในการตรวจสอบสูง และสามารถแยกแยะได้อย่างแม่นยำแม้กระทั่งปริมาณ PPB ปริมาณเล็กน้อยหรือก๊าซเกรด PPM ที่มีความเข้มข้นต่ำ ช่วงการวัดกว้าง และโดยทั่วไปสามารถวิเคราะห์ก๊าซ VOL ที่มีความเข้มข้นสูง 100 เปอร์เซ็นต์ ตลอดจนวิเคราะห์การวิเคราะห์ความเข้มข้นต่ำระดับ 1ppb
3) หลักการไฟฟ้าเคมี:
โดยทั่วไปเซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีประกอบด้วยสามส่วน: อิเล็กโทรด อิเล็กโทรไลต์ และอิเล็กโทรดเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของเซ็นเซอร์ พวกมันทำจากวัสดุโลหะหรือเซมิคอนดักเตอร์และสามารถทำปฏิกิริยาทางเคมีกับโมเลกุลของก๊าซได้ อิเล็กโทรไลต์เป็นของเหลวนำไฟฟ้าที่สามารถเชื่อมต่ออิเล็กโทรดกับเซมิคอนดักเตอร์เพื่อสร้างวงจรที่สมบูรณ์ เซมิคอนดักเตอร์เป็นวัสดุพิเศษที่สามารถแปลงสัญญาณปัจจุบันระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ให้เป็นสัญญาณดิจิตอล จึงสามารถตรวจจับความเข้มข้นของก๊าซได้
หลักการทำงานของเซ็นเซอร์ก๊าซเคมีไฟฟ้าขึ้นอยู่กับปฏิกิริยารีดอกซ์ เมื่อโมเลกุลของก๊าซสัมผัสกับพื้นผิวของอิเล็กโทรด จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน ทำให้เกิดสัญญาณกระแส สัญญาณปัจจุบันนี้สามารถส่งผ่านอิเล็กโทรไลต์ไปยังเซมิคอนดักเตอร์แล้วแปลงเป็นสัญญาณดิจิทัล ขนาดของสัญญาณดิจิตอลเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของก๊าซ ดังนั้นความเข้มข้นของก๊าซจึงสามารถกำหนดได้โดยการวัดขนาดของสัญญาณดิจิตอล
ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการตรวจจับก๊าซพิษ มีความไวสูง ความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็ว ความน่าเชื่อถือที่ดี และอายุการใช้งานที่ยาวนาน สามารถตรวจจับก๊าซต่างๆ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ ออกซิเจน ไนโตรเจน ฯลฯ มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรม การดูแลสุขภาพ การคุ้มครองสิ่งแวดล้อม และสาขาอื่นๆ
4) หลักการถ่ายภาพ PID:
หลักการของ PID คือก๊าซอินทรีย์จะแตกตัวเป็นไอออนภายใต้การกระตุ้นของแหล่งกำเนิดแสง UV PID ใช้หลอด UV (อัลตราไวโอเลต) และสารอินทรีย์จะแตกตัวเป็นไอออนภายใต้การกระตุ้นของหลอด UV "แฟรกเมนต์" ที่แตกตัวเป็นไอออนจะมีประจุบวกและลบ ส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสอง เครื่องตรวจจับจะขยายกระแสและแสดงความเข้มข้นของก๊าซ VOCs ผ่านเครื่องมือและอุปกรณ์
ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการตรวจสอบอุตสาหกรรมการกลั่น การจัดการฉุกเฉินของการรั่วไหลของสารเคมีอันตราย การกำหนดพื้นที่อันตรายสำหรับการรั่วไหล การตรวจสอบความปลอดภัยของสถานีถังน้ำมัน และการตรวจสอบประสิทธิภาพการทำให้บริสุทธิ์จากการปล่อยสารอินทรีย์
5) หลักการนำความร้อน:
การวิเคราะห์ความเข้มข้นของก๊าซที่วัดได้ส่วนใหญ่ทำได้โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงค่าการนำความร้อนของก๊าซผสม โดยปกติแล้วความแตกต่างของการนำความร้อนของเซ็นเซอร์ก๊าซจะถูกแปลงเป็นการเปลี่ยนแปลงความต้านทานผ่านวงจร วิธีการตรวจจับแบบดั้งเดิมคือการส่งก๊าซที่จะทดสอบเข้าไปในห้องแก๊ส โดยที่ศูนย์กลางของห้องแก๊สเป็นองค์ประกอบที่ไวต่อความร้อน เช่น ตัวต้านทานที่ไวต่อความร้อน ลวดแพลทินัม หรือลวดทังสเตน เมื่อถูกความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด การเปลี่ยนแปลงการนำความร้อนของก๊าซผสมจะถูกแปลงเป็นการเปลี่ยนแปลงความต้านทานขององค์ประกอบที่ไวต่อความร้อน การเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานนั้นค่อนข้างง่ายในการวัดอย่างแม่นยำ
6) หลักการเซมิคอนดักเตอร์:
เซ็นเซอร์ก๊าซเซมิคอนดักเตอร์ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ปฏิกิริยารีดิวซ์ออกซิเดชันของก๊าซบนพื้นผิวของเซมิคอนดักเตอร์ เพื่อทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานของส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อน เมื่ออุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ถูกให้ความร้อนจนถึงสถานะคงที่ และถูกดูดซับเมื่อก๊าซสัมผัสกับพื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์ โมเลกุลที่ถูกดูดซับจะแพร่กระจายอย่างอิสระบนพื้นผิวของวัตถุในขั้นแรก และสูญเสียพลังงานจลน์ไป โมเลกุลบางส่วนถูกระเหย ในขณะที่โมเลกุลที่เหลือจะเกิดการสลายตัวด้วยความร้อนและการดูดซับบนพื้นผิวของวัตถุ เมื่อฟังก์ชันการทำงานของเซมิคอนดักเตอร์น้อยกว่าความสัมพันธ์ของโมเลกุลที่ถูกดูดซับ โมเลกุลที่ถูกดูดซับจะนำอิเล็กตรอนออกจากอุปกรณ์และกลายเป็นการดูดซับไอออนลบ ทำให้เกิดชั้นประจุบนพื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์
