أجهزة الاستشعار المستخدمة على نطاق واسع في أدوات الكشف عن الغاز
الجزء الأكثر أهمية في كاشف الغاز هو مستشعر الغاز، والذي يختلف وفقًا لمبادئ الكشف عن الغاز المختلفة. تشتمل مستشعرات الغاز الشائعة على مستشعرات التأين الضوئي PID، وأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء، وأجهزة الاستشعار الكهروكيميائية، وأجهزة استشعار الاحتراق الحفاز، وأجهزة استشعار أشباه الموصلات. أدناه، ستزودك تقنية Honieger بمقدمة تفصيلية لمبادئ العمل ومزايا وعيوب كل مستشعر.
1، مبدأ الأشعة تحت الحمراء للكشف عن الغاز
المبدأ: يستخدم مستشعر الأشعة تحت الحمراء غير المشتتة (NDIR) قانون بير لامبرت لامتصاص الأشعة تحت الحمراء، والذي ينص على أن الغازات المختلفة تمتص الضوء بأطوال موجية محددة، وتتناسب شدة الامتصاص مع تركيز الغاز لتحقيق الاكتشاف. هو تطبيق مرشح لتقسيم ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى الخطوط الطيفية المطلوبة في نطاق صغير جداً، ويقوم الغاز المكتشف بامتصاص هذه الخطوط الطيفية في هذا النطاق الصغير جداً.
المزايا: موثوقية عالية، انتقائية جيدة، دقة عالية، عدم وجود سمية، تدخل بيئي أقل، عمر طويل، وعدم الاعتماد على الأكسجين.
سلبياته: يتأثر بشكل كبير بالرطوبة كما أنه محدود في الكشف عن أنواع الغاز. حاليًا، يتم استخدامه بشكل أساسي للغازات مثل الميثان وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون وسادس فلوريد الكبريت وثاني أكسيد الكبريت والهيدروكربونات.
2، مبدأ أشباه الموصلات للكشف عن الغاز
المبدأ: يتم تصنيع أجهزة استشعار الغاز شبه الموصلة على أساس مبدأ أن مقاومة بعض مواد أشباه الموصلات المصنوعة من أكسيد الفلز تتغير مع تكوين الغاز المحيط عند درجة حرارة معينة. على سبيل المثال، يتم إعداد مستشعر الكحول على أساس مبدأ أن مقاومة ثاني أكسيد القصدير تنخفض بشكل حاد عندما يواجه غاز الكحول في درجات حرارة عالية.
المزايا: تتميز بمزايا التكلفة المنخفضة، والتصنيع البسيط، والحساسية العالية، وسرعة الاستجابة السريعة، والعمر الطويل، والحساسية المنخفضة للرطوبة، 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 للأماكن التي تتطلب قياسًا دقيقًا ويستخدم بشكل أساسي للأغراض المدنية.
3، مبدأ الاحتراق الحفاز للكشف عن الغاز
المبدأ: مستشعر الاحتراق الحفاز عبارة عن طبقة محفزة-عالية المقاومة لدرجة الحرارة يتم إعدادها على سطح مقاومة من البلاتين. عند درجة حرارة معينة، تحفز الغازات القابلة للاحتراق الاحتراق على سطحه، مما يؤدي إلى زيادة درجة حرارة المقاوم البلاتيني وتغير المقاومة. قيمة التغيير هي دالة لتركيز الغازات القابلة للاحتراق.
المزايا: تقوم أجهزة استشعار غاز الاحتراق الحفاز بالكشف بشكل انتقائي عن الغازات القابلة للاشتعال: لا يستجيب المستشعر لأي شيء لا يمكن حرقه. استجابة سريعة وعمر افتراضي طويل وأقل تأثراً بدرجة الحرارة والرطوبة والضغط. يرتبط مخرجات أجهزة الاستشعار ارتباطًا مباشرًا بخطر الانفجار البيئي وهو نوع مهيمن من أجهزة الاستشعار في مجال الكشف عن السلامة.
العيب: عدم وجود انتقائية ضمن نطاق الغاز القابل للاشتعال. أجهزة الاستشعار عرضة للتسمم، ومعظم الأبخرة العضوية لها تأثير سام على أجهزة الاستشعار.
ملاحظة: جدوى الكشف عن الاحتراق الحفاز مشروطة، ومن الضروري 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 للكشف عن الغاز
المبدأ: يتكون PID من الأجزاء الرئيسية لمصدر ضوء مصباح الأشعة فوق البنفسجية وغرفة الأيونات. توجد أقطاب كهربائية موجبة وسالبة في غرفة الأيونات، مما يشكل مجالًا كهربائيًا. يتم تأين الغاز المراد قياسه تحت إشعاع مصباح الأشعة فوق البنفسجية، مما يولد أيونات موجبة وسالبة. يتشكل تيار بين الأقطاب الكهربائية، والذي يتم تضخيمه لإخراج الإشارة
المزايا: حساسية عالية، لا توجد مشاكل تسمم.
العيوب: غير انتقائية، تتأثر بشدة بالرطوبة، عمر قصير لمصابيح الأشعة فوق البنفسجية، وارتفاع الأسعار.
