أجهزة الاستشعار النموذجية الموجودة في أجهزة الكشف عن الغاز
الجزء الأساسي من كاشف الغاز هو مستشعر الغاز، والذي يختلف وفقًا لمبادئ الكشف عن الغاز المختلفة. تشتمل مستشعرات الغاز الشائعة على: مستشعر PID الضوئي، ومستشعر الأشعة تحت الحمراء، والمستشعر الكهروكيميائي، ومستشعر الاحتراق الحفاز، ومستشعر أشباه الموصلات. ستقدم لك تقنية Honey Iger التالية بالتفصيل مبدأ العمل ومزايا وعيوب كل مستشعر.
1. مبدأ الأشعة تحت الحمراء للكشف عن الغاز
المبدأ: يعتمد مستشعر NDIR مبدأ الأشعة تحت الحمراء غير الطيفية على قانون امتصاص الأشعة تحت الحمراء Beer-Lambert، أي أن الغازات المختلفة تمتص الضوء بطول موجي محدد، وتتناسب شدة الامتصاص مع تركيز الغاز لتحقيق الكشف. ويستخدم مرشحًا لتقسيم ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى نطاق صغير من الخطوط الطيفية المطلوبة، ويقوم الغاز المراد اكتشافه بامتصاص الخطوط الطيفية لهذا النطاق الصغير.
المزايا: موثوقية عالية، انتقائية جيدة، دقة عالية، عدم وجود سمية، تدخل أقل من البيئة، عمر طويل، وعدم الاعتماد على الأكسجين.
سلبياته: يتأثر بشكل كبير بالرطوبة، وأنواع كشف الغازات محدودة. في الوقت الحاضر، يتم استخدامه بشكل رئيسي في الميثان وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون وسادس فلوريد الكبريت وثاني أكسيد الكبريت والهيدروكربونات والغازات الأخرى.
2. مبدأ أشباه الموصلات للكشف عن الغاز
المبدأ: يتم تصنيع مستشعر الغاز شبه الموصل باستخدام بعض مواد أشباه الموصلات المصنوعة من أكسيد المعدن، وعند درجة حرارة معينة تتغير المقاومة بتغير تركيبة الغاز المحيط. على سبيل المثال، يعتمد مستشعر الكحول على مبدأ أنه عندما يواجه ثاني أكسيد القصدير غاز الكحول عند درجة حرارة عالية، فإن المقاومة ستنخفض بشكل حاد.
المزايا: تتميز بمزايا التكلفة المنخفضة والتصنيع البسيط والحساسية العالية والاستجابة السريعة والعمر الطويل وحساسية الرطوبة المنخفضة والدائرة البسيطة.
العيوب: ضعف الاستقرار، وتأثره بشكل كبير بالبيئة، خاصة أن انتقائية كل مستشعر ليست فريدة من نوعها، ولا يمكن تحديد معلمات الإخراج. ولذلك فهو غير مناسب للاستخدام في الأماكن التي تتطلب قياسًا دقيقًا، ويستخدم بشكل أساسي للأغراض المدنية.
3. مبدأ الاحتراق الحفاز لكاشف الغاز
المبدأ: يقوم مستشعر الاحتراق الحفاز بتحضير طبقة محفزة مقاومة لدرجة الحرارة العالية على سطح المقاوم البلاتيني. عند درجة حرارة معينة، يتم حرق الغاز القابل للاشتعال حافزا على السطح. يؤدي الاحتراق إلى ارتفاع درجة حرارة المقاومة البلاتينية وتغير المقاومة. قيمة التغيير هي دالة لتركيز الغاز القابل للاشتعال.
المزايا: يكتشف مستشعر غاز الاحتراق الحفاز بشكل انتقائي الغازات القابلة للاحتراق: لا يستجيب المستشعر لأي شيء لا يمكن حرقه. استجابة سريعة، عمر طويل، أقل تأثراً بدرجة الحرارة والرطوبة والضغط. يرتبط إخراج المستشعر ارتباطًا مباشرًا بخطر الانفجار البيئي، وهو نوع مهيمن من أجهزة الاستشعار في مجال اكتشاف السلامة.
العيوب: في نطاق الغازات القابلة للاشتعال، لا توجد انتقائية. يتم تسميم المستشعر بسهولة، ومعظم الأبخرة العضوية الأولية لها تأثير تسمم على المستشعر.
ملاحظة: تحقيق الكشف عن الاحتراق الحفاز مشروط. ويجب التأكد من أن بيئة الكشف تحتوي على كمية كافية من الأكسجين. في بيئة خالية من الأكسجين، قد لا تتمكن طريقة الكشف هذه من اكتشاف أي غازات قابلة للاشتعال. قد تؤدي بعض المركبات التي تحتوي على الرصاص (خاصة رباعي إيثيل الرصاص) ومركبات الكبريت والسيليكون ومركبات الفوسفور وكبريتيد الهيدروجين والهيدروكربونات المهلجنة إلى تسمم المستشعر أو تثبيطه.
4. مبدأ PID لكاشف الغاز
المبدأ: يتكون PID من مصدر الضوء فوق البنفسجي وغرفة الأيونات وأجزاء رئيسية أخرى. توجد أقطاب كهربائية موجبة وسالبة في غرفة الأيونات لتكوين مجال كهربائي. يتم تأين الغاز المراد قياسه تحت إشعاع مصباح الأشعة فوق البنفسجية لتوليد الأيونات الموجبة والسالبة، ويتم تشكيل تيار بين الأقطاب الكهربائية. تضخيم إشارة الإخراج
المزايا: حساسية عالية، لا توجد مشكلة تسمم.
العيوب: غير انتقائية، تتأثر بشدة بالرطوبة، عمر قصير لمصباح الأشعة فوق البنفسجية، باهظة الثمن.
5. المبدأ الكهروكيميائي للكشف عن الغاز
المبدأ: يعمل عن طريق تفاعل الإلكتروليت الموجود داخل الحساس مع الغاز المستهدف وتوليد إشارة كهربائية تتناسب مع تركيز الغاز.
المزايا: نطاق واسع لدرجة حرارة التشغيل، نطاقات قياس متعددة، حساسية عالية، خرج خطي، انتقائية جيدة
العيوب: عمر قصير، فترة تخزين محدودة، عمر قصير في بيئات الغاز شديدة الجفاف أو عالية التركيز، غير محدد، عرضة للتداخل، الرطوبة تؤثر على الدقة.
ملاحظة: تتطلب معظم أجهزة استشعار الغازات السامة كميات صغيرة من الأكسجين لتعمل بشكل صحيح. توجد فتحة تهوية في الجزء الخلفي من المستشعر لهذا الغرض. سوف تؤثر الرطوبة العالية والجفاف الشديد على عمر خدمة المستشعر. قد تؤدي تغيرات الضغط اللحظية إلى ظهور مخرجات مستشعر عابرة، وقد تصل أيضًا إلى حالة إنذار كاذب.
