อธิบายหลักการตรวจจับของเครื่องตรวจจับก๊าซโดยละเอียด
เครื่องตรวจจับก๊าซเป็นเครื่องมือที่ออกแบบเป็นพิเศษเพื่อตรวจจับความเข้มข้นของก๊าซที่ปลอดภัย หลักการทำงานของมันคือการแปลงสัญญาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้าทางกายภาพหรือทางเคมีที่รวบรวมโดยเซ็นเซอร์ก๊าซให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า จากนั้นแก้ไขและกรองสัญญาณไฟฟ้าข้างต้นผ่านวงจรภายนอก และควบคุมโมดูลที่เกี่ยวข้องผ่านสัญญาณที่ประมวลผลเหล่านี้เพื่อให้ตรวจจับก๊าซได้ . อย่างไรก็ตาม แกนหลักของเครื่องตรวจจับก๊าซคือส่วนประกอบเซ็นเซอร์ในตัว ตามก๊าซต่างๆ ที่ตรวจพบ หลักการของเทคโนโลยีการตรวจจับจะแตกต่างกัน และหลักการส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็นหกประเภทต่อไปนี้:
1) หลักการเผาไหม้ของตัวเร่งปฏิกิริยา:
เซ็นเซอร์ตัวเร่งปฏิกิริยาการเผาไหม้ใช้หลักการผลความร้อนของการเผาไหม้ตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อสร้างสะพานวัด ภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่กำหนด ก๊าซที่ติดไฟได้จะเผาไหม้โดยไม่มีตำหนิบนพื้นผิวของพาหะขององค์ประกอบการตรวจจับและภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยา และอุณหภูมิของพาหะจะเพิ่มขึ้น และความต้านทานของลวดแพลตตินัมที่ผ่านก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย ดังนั้น สะพานสมดุลสูญเสียความสมดุลและส่งสัญญาณไฟฟ้าตามสัดส่วนความเข้มข้นของก๊าซที่ติดไฟได้ ด้วยการวัดการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของลวดแพลตตินัม ทำให้ทราบความเข้มข้นของก๊าซที่ติดไฟได้
ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการตรวจจับก๊าซที่ติดไฟได้ โดยมีสัญญาณเอาท์พุตเป็นเส้นตรงที่ดี ดัชนีที่เชื่อถือได้ ราคาไม่แพง และไม่มีการติดเชื้อข้ามกับก๊าซที่ไม่ติดไฟอื่นๆ
2) หลักการอินฟราเรด:
เซ็นเซอร์อินฟราเรดจะส่งก๊าซอย่างต่อเนื่องเพื่อตรวจวัดผ่านภาชนะที่มีความยาวและปริมาตรตามที่กำหนด และปล่อยลำแสงอินฟราเรดจากด้านข้างของด้านปลายด้านใดด้านหนึ่งของภาชนะที่สามารถซึมผ่านแสงได้ เมื่อความยาวคลื่นของเซ็นเซอร์อินฟราเรดตรงกับเส้นดูดกลืนของก๊าซที่จะวัด พลังงานอินฟราเรดจะถูกดูดซับ และการลดทอนความเข้มแสงของแสงอินฟราเรดหลังจากผ่านก๊าซที่จะวัดเป็นไปตามกฎของแลมเบิร์ต-เบียร์ ยิ่งความเข้มข้นของก๊าซมากเท่าใด แสงก็จะยิ่งอ่อนลงเท่านั้น ในเวลานี้ การดูดกลืนรังสีอินฟราเรดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของสารดูดซับแสง ดังนั้นความเข้มข้นของก๊าซจึงสามารถวัดได้โดยการวัดการลดทอนของรังสีอินฟราเรดด้วยก๊าซ
เซ็นเซอร์ก๊าซอินฟราเรดมีลักษณะอายุการใช้งานยาวนาน (3-5 ปี) ความไวสูง ความเสถียรที่ดี ไม่มีความเป็นพิษ การรบกวนจากสิ่งแวดล้อมน้อยลง และไม่ต้องพึ่งพาออกซิเจน ฯลฯ เซ็นเซอร์ก๊าซอินฟราเรดมีความไวในการตรวจสอบสูง และสามารถแยกแยะได้อย่างแม่นยำแม้กระทั่งก๊าซ micro-PPB หรือ PPM ที่มีความเข้มข้นต่ำ ช่วงการวัดกว้าง โดยทั่วไป สามารถวิเคราะห์ก๊าซ VOL 100% ที่มีความเข้มข้นสูงได้ และยังสามารถวิเคราะห์ความเข้มข้นต่ำระดับ 1ppb ได้อีกด้วย
3) หลักการไฟฟ้าเคมี:
เซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีมักประกอบด้วยสามส่วน: อิเล็กโทรด อิเล็กโทรไลต์ และอิเล็กโทรดเซมิคอนดักเตอร์เป็นส่วนหลักของเซ็นเซอร์ ซึ่งทำจากวัสดุโลหะหรือเซมิคอนดักเตอร์ และสามารถทำปฏิกิริยาทางเคมีกับโมเลกุลของก๊าซได้ อิเล็กโทรไลต์เป็นของเหลวนำไฟฟ้า ซึ่งสามารถเชื่อมต่ออิเล็กโทรดกับเซมิคอนดักเตอร์เพื่อสร้างวงจรที่สมบูรณ์ เซมิคอนดักเตอร์เป็นวัสดุพิเศษ ซึ่งสามารถแปลงสัญญาณปัจจุบันระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ให้เป็นสัญญาณดิจิตอล จึงสามารถตรวจจับความเข้มข้นของก๊าซได้
หลักการทำงานของเซ็นเซอร์ก๊าซเคมีไฟฟ้าขึ้นอยู่กับปฏิกิริยารีดอกซ์ เมื่อโมเลกุลของก๊าซสัมผัสกับพื้นผิวอิเล็กโทรด พวกมันจะเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์และสร้างสัญญาณกระแส สัญญาณปัจจุบันนี้สามารถถ่ายโอนไปยังเซมิคอนดักเตอร์ผ่านอิเล็กโทรไลต์ จากนั้นแปลงเป็นสัญญาณดิจิทัล สัญญาณดิจิตอลเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของก๊าซ ดังนั้นจึงสามารถกำหนดความเข้มข้นของก๊าซได้โดยการวัดสัญญาณดิจิตอล
ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการตรวจจับก๊าซพิษ มีความไวสูง การตอบสนองที่รวดเร็ว ความน่าเชื่อถือที่ดีและอายุการใช้งานที่ยาวนาน สามารถตรวจจับก๊าซได้หลากหลาย เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ ออกซิเจน ไนโตรเจน และอื่นๆ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม การดูแลทางการแพทย์ การคุ้มครองสิ่งแวดล้อม และสาขาอื่นๆ
4) หลักการโฟโตไลเซชัน PID:
หลักการของ PID คือก๊าซอินทรีย์จะแตกตัวเป็นไอออนภายใต้การกระตุ้นของแหล่งกำเนิดแสงอัลตราไวโอเลต PID ใช้หลอด UV และอินทรียวัตถุจะถูกแตกตัวเป็นไอออนภายใต้การกระตุ้นของหลอด UV และ "ชิ้นส่วน" ที่แตกตัวเป็นไอออนจะมีประจุบวกและลบ ดังนั้นจึงสร้างกระแสไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสอง เครื่องตรวจจับจะขยายกระแส และสามารถแสดงความเข้มข้นของก๊าซ VOCs ผ่านเครื่องมือและอุปกรณ์ได้
ส่วนใหญ่จะใช้ในการติดตามอุตสาหกรรมการกลั่นน้ำมัน การรักษาฉุกเฉินสำหรับการรั่วไหลของสารเคมีอันตราย คำจำกัดความของพื้นที่อันตรายจากการรั่วไหล การตรวจสอบความปลอดภัยของถังน้ำมันและสถานีบริการน้ำมัน และการตรวจสอบการปล่อยสารอินทรีย์และประสิทธิภาพการทำให้บริสุทธิ์
5) หลักการนำความร้อน:
ความเข้มข้นของก๊าซที่วัดได้จะถูกวิเคราะห์โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงการนำความร้อนของก๊าซผสมเป็นหลัก โดยปกติแล้วความแตกต่างของการนำความร้อนของเซ็นเซอร์ก๊าซการนำความร้อนจะถูกแปลงเป็นการเปลี่ยนแปลงความต้านทานผ่านวงจร วิธีการตรวจจับแบบดั้งเดิมคือการส่งก๊าซไปวัดเข้าไปในห้องแก๊สและศูนย์กลางของห้องแก๊สคือเทอร์มิสเตอร์ เช่น เทอร์มิสเตอร์ ลวดแพลทินัม หรือลวดทังสเตน ซึ่งถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดเพื่อแปลงการเปลี่ยนแปลง การนำความร้อนของก๊าซผสมไปสู่การเปลี่ยนแปลงความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์และสามารถวัดการเปลี่ยนแปลงความต้านทานได้อย่างง่ายดายและแม่นยำ
6) หลักการเซมิคอนดักเตอร์:
เซ็นเซอร์ก๊าซเซมิคอนดักเตอร์ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ปฏิกิริยารีดิวซ์ออกซิเดชันของก๊าซบนพื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์เพื่อเปลี่ยนค่าความต้านทานขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน เมื่ออุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ได้รับความร้อนสู่สถานะที่มั่นคง เมื่อก๊าซสัมผัสพื้นผิวของเซมิคอนดักเตอร์และถูกดูดซับ โมเลกุลที่ถูกดูดซับจะกระจายอย่างอิสระบนพื้นผิวของวัตถุก่อน สูญเสียพลังงานการเคลื่อนที่ โมเลกุลบางส่วนจะระเหยไป และอีกโมเลกุลหนึ่งจะระเหยไป โมเลกุลที่เหลือจะถูกสลายตัวด้วยความร้อนและถูกดูดซับบนพื้นผิวของวัตถุ เมื่อฟังก์ชันการทำงานของเซมิคอนดักเตอร์น้อยกว่าความสัมพันธ์ของโมเลกุลที่ถูกดูดซับ โมเลกุลที่ถูกดูดซับจะนำอิเล็กตรอนออกจากอุปกรณ์และกลายเป็นการดูดซับไอออนลบ และพื้นผิวของเซมิคอนดักเตอร์จะแสดงชั้นประจุ
