الأداة الأساسية لتحديد تكوين وتركيز الغازات هي مستشعر الغاز. إن أشباه الموصلات ، والاحتراق التحفيزي ، والتوصيل الحراري ، والكيمياء الكهربية ، والأشعة تحت الحمراء ، والتصوير الضوئي ليست سوى عدد قليل من الآليات التي تدخل في تشغيل مستشعر الغاز. فيما يلي وصف لنظريات التشغيل المختلفة لأجهزة استشعار الغاز:
1. حساس لغاز أشباه الموصلات
يتم إنتاجه باستخدام مجموعة متنوعة من المواد شبه الموصلة لأكسيد المعادن ، وعند درجة حرارة معينة ، تختلف الموصلية الكهربائية وفقًا لتكوين الغاز المحيط.
2. حساس لغاز الاحتراق التحفيزي
على سطح المقاوم البلاتيني ، هذا المستشعر لتحضير طبقة محفز مقاومة للحرارة العالية. يحفز الغاز القابل للاحتراق الاحتراق على سطحه عند درجة حرارة معينة. ارتفاع درجة حرارة المقاوم البلاتيني وتغير المقاومة هما ما يشعل الاحتراق. يؤثر تركيز الغاز القابل للاحتراق على قيمة التغيير.
3. مستشعر الغاز للتوصيل الحراري
تختلف الموصلية الحرارية لكل غاز. يمكن استخدام عنصر التوصيل الحراري للتمييز بين تكوين مكون ما بين غازين أو أكثر عندما تتنوع نواقلهم الحرارية بشكل كبير.
4. مستشعر الغاز باستخدام الكيمياء الكهربائية
يمكن أن تتأكسد غازاته القابلة للاشتعال والسامة والخطرة أو يتم استردادها إلى حد ما. يمكن استخدام هذه التفاعلات لتحديد أنواع مختلفة من الغازات وقياس تركيزات الغازات. هناك عدة فئات فرعية من مجسات الغاز الكهروكيميائية.
(1) أجهزة استشعار الغاز من نوع الخلية الجلفانية (المعروفة أيضًا باسم مستشعرات الغاز من نوع خلية Gavoni ، وأجهزة استشعار الغاز من نوع خلية الوقود ، وأجهزة استشعار الغاز من نوع البطارية الواعية) تعمل على مفهوم مماثل للخلايا الجافة ؛ ومع ذلك ، تم استخدام أقطاب الغاز بدلاً من أقطاب منغنيز الكربون في البطارية. هذا النوع المعين من مستشعرات الغاز له نطاق محدود من التطبيقات والعديد من القيود.
(2) تعتبر مستشعرات الغاز لمجموعة متنوعة من الخلايا الإلكتروليتية المحتملة المستقرة ممتازة لقياس غاز الاسترداد. يحتوي المستشعر الأصلي من نوع البطارية على مبدأ تشغيل مختلف عن هذا. يحدث تفاعله الكهروكيميائي أثناء تعرضه لتيار قوي ، حيث يعمل كمستشعر حقيقي لتحليل كولوم. لفحص الغازات الخطرة والضارة ، أصبح هذا المستشعر هو المعيار الآن.
(3) مستشعر غاز مع بطارية تركيز. سوف تتشكل القوة الدافعة الكهربائية المركزة بوعي بين الغازات النشطة كهروكيميائياً على جانبي الخلية الكهروكيميائية. يؤثر تركيز الغاز على قوة القوة الدافعة الكهربائية. يعمل مستشعر الأكسجين الموجود في السيارات بمثابة توضيح ممتاز لهذا المستشعر. جهاز استشعار ، جهاز استشعار المنحل بالكهرباء الصلبة ثاني أكسيد الكربون.
(4) باستخدام فكرة أن التيار المحدد في خلية كهروكيميائية متصل بتركيز الناقل ، تم تطوير جهاز استشعار لقياس تركيز الأكسجين. يستخدم هذا المستشعر لفحص الأكسجين في السيارات وكذلك قياس تركيز الأكسجين في الفولاذ المصهور.
5. مستشعر الأشعة تحت الحمراء
إنه مستشعر دقيق ، له صلة قياس جيدة جدًا. في الوقت الحاضر ، يكتشف بشكل أساسي الهيدروكربونات منخفضة الكربون وثاني أكسيد الكربون.
6. مستشعر ضوئي PID
يوجد مصدر ضوء فوق بنفسجي ، ويمكن للكاشف أن يتعرف بسرعة على الأيونات الموجبة والسالبة التي تنتجها المركبات الكيميائية عندما يكون متحمسًا. يتأين الجزيء عندما يمتص ضوء الأشعة فوق البنفسجية عالي الطاقة ؛ نتيجة لهذه الإثارة ، ينتج الجزيء إلكترونات سالبة ويشكل أيونات موجبة. يقوم الكاشف بتضخيم التيار الكهربائي الذي تنتجه هذه الجسيمات المتأينة ، مما يسمح للمقياس بإظهار مستوى تركيز PMM. أعيد تجميع الأيونات على الفور في جزيئاتها العضوية الأصلية بعد مرورها عبر الأقطاب الكهربائية.
