يمكن تصنيف أجهزة استشعار الغاز إلى ثلاث فئات رئيسية بناءً على مبادئ عملها:
تستخدم أجهزة استشعار الغاز الخصائص الفيزيائية والكيميائية، مثل أشباه الموصلات (التحكم في السطح، والتحكم في الحجم، والاعتماد على إمكانات السطح)، والاحتراق الحفاز، والأساس على التوصيل الحراري الصلب، وما إلى ذلك. تستخدم أجهزة استشعار الغاز الخصائص الفيزيائية مثل التوصيل الحراري، والتداخل البصري، وامتصاص الأشعة تحت الحمراء، وما إلى ذلك. تستخدم أجهزة استشعار الغاز الخصائص الكهروكيميائية، مثل التحليل الكهربائي الثابت، والخلية الجلفانية، والقطب الأيوني الغشائي، والكهارل الثابت، وما إلى ذلك. وفقًا للمخاطر، نقوم بتصنيف الغازات السامة والضارة إلى فئتين: الغازات القابلة للاحتراق والغازات السامة. ونظرًا لاختلاف خصائصها ومخاطرها، تختلف أيضًا طرق اكتشافها.
الغازات القابلة للاحتراق هي غازات خطرة شائعة في البيئات الصناعية مثل البتروكيماويات، وتتكون بشكل رئيسي من الغازات العضوية مثل الألكانات وبعض الغازات غير العضوية مثل أول أكسيد الكربون. انفجار الغازات القابلة للاحتراق يجب أن تتوفر فيه شروط معينة، وهي: تركيز معين من الغاز القابل للاحتراق، وكمية معينة من الأكسجين، ومصدر نار مع حرارة كافية لإشعالها، ومسبار استشعار الرطوبة، وأنبوب تسخين كهربائي من الفولاذ المقاوم للصدأ، وحساس PT100، وصمام ملف لولبي مائع، وسخان من الألومنيوم المصبوب، وملف تسخين. هذه هي عناصر الانفجار الثلاثة (كما هو موضح في مثلث الانفجار في الشكل الأيسر أعلاه)، والتي لا غنى عنها. بمعنى آخر، فإن غياب أي من هذه الشروط لن يتسبب في نشوب حريق أو انفجار. عندما تختلط الغازات القابلة للاحتراق (البخار والغبار) والأكسجين وتصل إلى تركيز معين، فإنها تنفجر عند تعرضها لمصدر نار بدرجة حرارة معينة. نشير إلى التركيز الذي تنفجر عنده الغازات القابلة للاحتراق عند تعرضها لمصدر نار باسم حد التركيز المتفجر، والمختصر بحد الانفجار، والذي يتم التعبير عنه عمومًا بنسبة٪.
في الواقع، هذا الخليط لا ينفجر بالضرورة عند أي نسبة خلط ويتطلب نطاق تركيز. المنطقة المظللة الموضحة في الشكل الموجود على اليمين أعلاه. عندما يكون تركيز الغاز القابل للاحتراق أقل من LEL (الحد الأدنى للانفجار) (تركيز غير كافي للغاز القابل للاحتراق) وأعلى من UEL (الحد الأقصى للانفجار) (الأكسجين غير الكافي)، لن يحدث أي انفجار. يختلف الحد الأدنى المسموح به والحد الأقصى المسموح به للغازات القابلة للاحتراق (انظر المقدمة في العدد الثامن)، وهو ما يجب أخذه في الاعتبار عند معايرة الأجهزة. لأسباب تتعلق بالسلامة، يجب علينا عمومًا إصدار إنذار عندما يكون تركيز الغاز القابل للاحتراق عند 10% و20% من الحد الأدنى للانفجار، حيث يُشار إلى 10% من الحد الأدنى للانفجار. قم بعمل تنبيه تحذيري، في حين أن 20% من الحد الأدنى للانفجار يسمى تنبيه الخطر. ولهذا السبب نطلق على كاشف الغاز القابل للاحتراق LEL كاشف. تجدر الإشارة إلى أن نسبة 100% المعروضة على كاشف الحد الأدنى للانفجار لا تشير إلى أن تركيز الغاز القابل للاحتراق يصل إلى 100% من حجم الغاز، بل يصل إلى 100% من الحد الأدنى للانفجار، وهو ما يعادل الحد الأدنى للانفجار للغاز القابل للاحتراق. إذا كان الميثان، 100% LEL=4% تركيز الحجم (VOL). أثناء التشغيل، يكون الكاشف الذي يقيس هذه الغازات باستخدام طريقة LEL هو كاشف احتراق تحفيزي شائع.
مبدأها هو وحدة الكشف عن الجسر المزدوج (المعروف باسم جسر ويتستون). يتم طلاء مادة الاحتراق الحفاز على أحد جسور الأسلاك البلاتينية. بغض النظر عن الغاز القابل للاشتعال، طالما أنه يمكن إشعاله بواسطة القطب الكهربائي، فإن مقاومة جسر سلك البلاتين ستتغير بسبب تغيرات درجة الحرارة. يتناسب تغيير المقاومة هذا مع تركيز الغاز القابل للاشتعال، ويمكن حساب تركيز الغاز القابل للاشتعال من خلال نظام دائرة الجهاز والمعالج الدقيق.
