یکشنبه، 29 شهریور 1400

    انواع سنسورهای تشخیص و اندازه گیری گاز ، دتکتور گاز

    آنالیزورهای گاز نوع نیمه‌هادی(semiconductor) : این مدل از آنالیزور ها بر این اساس ساخته می‌شود که برخی از مواد نیمه‌هادی اکسید فلزی، در یک دمای خاص، با تغییر ترکیب گاز محیط ، رساناییشان تغییر می‌کند. برای مثال، اساس کار یک سنسور الکل این است که، وقتی  دی‌اکسید قلع در دمای بالا با گاز الکل مواجه می‌شود، مقاومت اهمی آن به شدت کاهش می‌یابد.

    سنسور های Mq2 Mq3 Mq4 Mq5 Mq6 Mq7 Mq8 Mq9 Mq135 از این مدل می باشند.

     

    مزایا آنالیزورهای گاز نیمه‌هادی: سنسور گازی نوع نیمه‌هادی می‌تواند به طور موثر برای تشخیص گازهای زیادی مانند متان، اتان، پروپان، بوتان، الکل، فرمالدهید، مونوکسیدکربن، کربن دی‌اکسید، اتیلن، استیلن، وینیل کلرید، استایرن، اکریلیک اسید و مانند آن استفاده شود. به طور خاص، این نوع سنسور قیمت کمی دارد و برای تشخیص نشتی گاز در مصارف غیر نظامی مناسب می باشد. لازم بذکر است سنسورهای گازی نیمه هادی زیر در صنعت موفق بوده و پر کاربردتر هستند: متان (‏گاز طبیعی، بیوگاز)‏، الکل، مونواکسید کربن (‏گاز شهر)‏، سولفید هیدروژن و آمونیاک (‏شامل آمین ها و هیدرازین ها)‏. سنسورهایی با کیفیت بالا می‌توانند نیازهای بازرسی صنعتی را برآورده سازند.

    معایب آنالیزورهای گاز نیمه‌هادی: پایداری کم و اثرات زیست ‌محیطی زیاد و به طور خاص، تفکیک پذیری گاز مورد نظر هر حسگر دقیق نیست و پارامترهای خروجی را نمی توان تفکیک کرد. بنابراین، نباید در مکان‌هایی که اندازه‌گیری دقیق مورد نیاز است استفاده شود.

    آنالیزور گاز های احتراقی

    این سنسورها یک لایه کاتالیست مقاوم در برابر دمای بالا را بر روی سطح مقاومت‌های پلاتینیوم آماده می‌کند. در دمای مشخص، گاز قابل‌اشتعال احتراق را در سطح خود کاتالیز می‌کند. این فرآیند،باعث افزایش دمای مقاومت‌های پلاتین می شود، تغییرات مقاومت تابع تغییرات غلظت گاز قابل‌اشتعال است.

    مثل : MP-7217 MEMS catalytic gas sensor

    مزایا: سنسور گاز احتراق کاتالیزوری تفکیک شده گازهای قابل‌اشتعال را شناسایی می‌کند بطوریکه سنسور به هر چیزی که نمی‌تواند سوزانده شود پاسخ نمی‌دهد. حسگرهای گازی احتراق کاتالیزوری دارای اندازه‌گیری دقیق، پاسخ سریع و طول عمر طولانی می باشند. خروجی سنسور به طور مستقیم با خطر انفجار محیط در ارتباط است، و نوع غالب سنسور در زمینه تشخیص نشتی گازها برای افزایش ایمنی می باشد.(Fire and gas Detection وF&G)

    معایب: تفکیک پذیری کم در محدوده گاز قابل‌اشتعال در هنگام اتش ، خطر جرقه زدن و انفجار دارند. اکثر عناصرهای آن ارگانیک هستند و اثرات مسمومیت بر روی سنسور دارند.

    نوع هدایت گرمایی تحلیل گر گازی:

    هر گاز ، هدایت گرمایی خاص خود را دارد. این مدل سنسورها برای تشخیص هیدروژن، دی‌اکسید کربن و متان با غلظت بالا مورد استفاده قرار گرفته‌است. این نوع سنسورهای گازی محدوده کاربردی کمی دارند و عوامل محدود کننده زیادی نیز دارا می باشند.

    مثل : PTC-01P MEMS thermal conductivity sensor

    آنالیزور گاز الکتروشیمیایی:

    بخش قابل‌توجهی از گازهای قابل‌اشتعال، سمی و مضر به طور الکتروشیمیایی فعال هستند و می‌توانند به طور الکتروشیمیایی اکسید یا احیا شوند. با استفاده از این واکنش‌ها، شما می‌توانید اجزای گاز را تشخیص دهید و غلظت گاز را اندازه گیری کنید. سنسورهای گاز الکتروشیمیایی به چندین زیر شاخه تقسیم می‌شوند:

    (‏۱)‏سنسورهای گازی نوع باتری اولیه (‏این سنسور ها :باتری گاوونی(Gavoni)ویاسنسورهای گازی نوع پیل سوختی ویا سنسورهای گازی نوع باتری خود به خودی نیز نامیده می‌شوند)‏، اساس کار آن‌ها مشابه باتری‌های خشک است که ما استفاده می‌کنیم، اما، الکترود منگنز کربنی باتری با یک الکترود گازی جایگزین شده‌است. با در نظر گرفتن سنسور اکسیژن به عنوان مثال، اکسیژن در کاتد کاهش می‌یابد، و الکترون‌ها از طریق آمپر به سمت آند جریان می‌یابند، که در آن فلز سرب اکسید می‌شود. مقدار جریان به طور مستقیم با غلظت اکسیژن ارتباط دارد. این سنسور می‌تواند به طور موثر اکسیژن، دی‌اکسید گوگرد، کلرین و غیره را شناسایی کند.

     

     

    (‏۲)‏سنسور گاز پیل الکترولیتی بالقوه ثابت: این سنسور برای تشخیص کاهش گاز بسیار موثر است. اساس کار آن متفاوت از نوع اصلی سنسور باتری است. واکنش الکتروشیمیایی آن تحت نیروی جریان رخ می‌دهد. این حسگر به طور موفقیت آمیزی در تشخیص مونوکسید کربن، سولفید هیدروژن، هیدروژن، آمونیاک، هیدرازین و دیگر گازها مورد استفاده قرار گرفته‌است و حسگر اصلی برای تشخیص گازهای سمی و مضر موجود است.

    (‏۳)‏سنسورهای گاز نوع باتری متمرکزکننده: گازهایی با فعالیت الکتروشیمیایی در هر دو طرف سلول الکتروشیمیایی به طور خود به خود یک نیروی محرکه تفاوت غلظت را تشکیل می‌دهند. گازهایی با فعالیتهای الکتروشیمیایی در هر دو طرف سلول الکتروشیمیایی به طور خود به خود یک نیروی محرکه تفاوت غلظت را تشکیل می‌دهند. مقدار نیروی محرکه الکتریکی به غلظت گاز مرتبط است. یک مثال موفق از این نوع سنسور استفاده از خودرو است. حسگر اکسیژن، حسگر کربن دی‌اکسید الکترولیت جامد.

    (‏۴)سنسور های گاز جریان محدود: یک سنسور برای اندازه‌گیری غلظت اکسیژن وجود دارد. اساس کار محدود کردن جریان در سلول الکتروشیمیایی و غلظت حامل برای آماده‌سازی سنسور غلظت اکسیژن (‏گاز)‏برای تشخیص اکسیژن در اتومبیل و فولاد مذاب استفاده می‌شود. تشخیص غلظت اکسیژن.

    آنالایزرهای گاز مادون‌قرمز :

    NDIR: non dispersive infrared

    اکثر گازها دارای قله‌های جذبی مشخص در ناحیه نور مادون‌قرمز میانی می‌باشند. با تشخیص مقدار جذب در موقعیت پیک جذب مشخص، می توان غلظت یک گاز خاص را تعیین نمود.

    این نوع سنسورها به عنوان یک ابزار تجزیه و تحلیل گاز در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار میگیرند، اما در سال‌های اخیر، با توسعه صنعت سنسور براساس تکنولوژی MEMS، حجم این نوع سنسور از ۱۰ لیتر و ۴۵ کیلوگرم به حدود ۲ میلی‌لیتر کاهش یافت (‏اندازه شست دست)‏. استفاده از آشکار ساز مادون‌قرمز بدون منبع نور مدوله شده، دستگاه را به طور کامل عاری از قطعات متحرک مکانیکی می‌سازد، و باعث می شوند نیاز به نگهداری به شدت کاهش یابد. سنسور گاز مادون‌قرمز می‌تواند به طور موثر،  نوع گاز و اندازه‌گیری دقیق غلظت گاز را تشخیص دهد .

     

    . این سنسور با موفقیت برای تشخیص کربن دی‌اکسید و متان استفاده شده‌است.