Detektor plynu

Detektor plynu je citlivý prvek nebo měřicí převodník pro stanovení kvalitativního a/nebo kvantitativního složení směsi plynů. [1] [2] Hlavní součást analyzátorů a detektorů plynů .

Popis

Snímače plynu jsou součástí snímačů nebo systémů měření a regulace, ve kterých jsou kromě nich systémy převodu signálu a indikace. Hlavní funkcí plynového senzoru je převést koncentraci analytu na elektrický nebo jiný signál, což umožňuje registraci a vizualizaci tohoto signálu. Nejběžnější jsou polovodičové, elektrochemické a optické (infračervené) senzory. U senzorů prvních dvou typů se v důsledku adsorpce složky směsi mění elektrické vlastnosti senzoru; ve třetím případě se zaznamená změna optické hustoty analyzované směsi plynů při určité vlnové délce. Nejdůležitějšími vlastnostmi plynových senzorů jsou selektivita k jedné složce, koncentrační limity detekce složky a doba odezvy (reakce senzoru na změnu koncentrace složky) .

Senzory plynu používané v průmyslu spadají do následujících kategorií:

Termochemické senzory

• Pro stanovení koncentrací hořlavých plynů se používají termochemické senzory založené na měření tepelného účinku reakce katalytické oxidace plynu. Skládají se z miniaturního snímacího prvku, někdy také nazývaného "koule", "pellistor" (Pellistor) nebo "sigistor" (Siegistor). Poslední dvě jsou registrované ochranné známky komerčních zařízení. Jsou vyrobeny z elektricky vyhřívané cívky platinového drátu, která je nejprve potažena keramickým substrátem, jako je oxid hlinitý , a poté potažena palladiovým nebo rhodiovým katalyzátorem naprášeným na substrát oxidu thoria .

Činnost tohoto typu snímače je založena na skutečnosti, že při průchodu směsi plynu a vzduchu na povrchu katalyzátoru dochází ke spalování a uvolněné teplo zvyšuje teplotu koule. Výsledný nárůst odporu platinové cívky zaznamenává můstkový obvod , jehož druhé rameno nemá plášť - katalyzátor . Při nízkých koncentracích je změna odporu přímo závislá na koncentraci plynu v prostředí. Typické napětí na snímači je několik voltů, proud je 0,1-0,3 ampér. Hodnota T90 pro katalytické senzory je obvykle 20 až 30 sekund.

Infračervené senzory

• Infračervené senzory fungují na principu absorpce infračerveného záření a jsou určeny k měření koncentrací víceatomových plynů.

Plyny sestávající ze symetrických dvouatomových molekul jsou diatermické (propustné pro IR záření), nedochází v nich tedy k absorpci záření. Infračervené senzory umožňují určit druh plynu podle vlnové délky absorpce (například nebezpečné koncentrace metanu ve vzduchu).

Elektrochemické senzory

• Elektrochemické senzory umožňují určit koncentraci plynu ve směsi hodnotou elektrické vodivosti roztoku , který tento plyn pohltil. Citlivým prvkem snímače je elektrochemický snímač sestávající ze tří elektrod umístěných v nádobce s elektrolytem . Citlivost na různé složky je dána materiálem elektrod a použitým elektrolytem. Například kyslíkový senzor je galvanický článek se dvěma elektrodami a je zdrojem proudu, jehož velikost je úměrná koncentraci kyslíku.

Polovodičové snímače

• Polovodičové senzory se skládají z topného filmu naneseného na křemíkovém substrátu, určeného k měření koncentrace sirovodíku .

Fotoionizační senzory

• Fotoionizační senzory jsou určeny k měření koncentrace těkavých organických sloučenin ve vzduchu za předpokladu, že je plynován pouze jednou složkou, která má být stanovena.

Při průchodu plynu senzorem jsou molekuly organických a anorganických látek ionizovány ultrafialovým zářením . Volné elektrony a ionty vytvářejí proud v mezielektrodovém prostoru. Ionizační proud, který je úměrný koncentraci vzorku plynu, se měří a porovnává s nastavením prahu.

Poznámky

1. ↑ Detektor, plyn // Korneeva T.V. Výkladový slovník metrologie, měřicí techniky a managementu jakosti. Základní pojmy: asi 7000 termínů - M.: Rus.yaz., 1990
2. ↑ Analyzátor plynu // Korneeva T.V. Výkladový slovník metrologie, měřicí techniky a managementu jakosti. Základní pojmy: asi 7000 termínů - M.: Rus.yaz., 1990
3. ↑ Sensor, Gas Archived 30. října 2013 na Wayback Machine // Slovník pojmů nanotechnologie