Le gaz capteur est l'un des dispositifs importants permettant aux personnes de détecter la composition et la concentration de gaz. Il offre suffisamment de sécurité pour la production en toute sécurité des personnes. Dans cet article, nous discuterons de six principaux types de capteurs de gaz. Ceux-ci incluent les semi-conducteurs, la conductivité thermique, les électrolytes solides et les capteurs de gaz électrochimiques. Et certains types de capteurs de gaz à combustion catalytique et optiques.
Que sont les capteurs de gaz ?
Le capteur de gaz peut détecter la présence ou l'absence d'un gaz cible dans une zone spécifique. Les gens l'utilisent également pour mesurer la concentration d'un composant gazeux cible. Il utilise une méthode pour convertir la fraction volumique du gaz cible en un signal électrique.
Le capteur de gaz calcule la concentration du composant gazeux cible dans une certaine zone en fonction de l'action physique et chimique. Ensuite, il convertit les informations obtenues en un signal électrique standard. L'utilisateur peut suivre et analyser un gaz spécifique sur la base des informations collectées.
La tête de détection du capteur de gaz aura un effet de conditionnement sur l'échantillon de gaz. La tête du détecteur filtrera les impuretés et les gaz interférents et séchera ou réfrigérera pour manipuler la partie affichage du compteur.
Dans la vraie vie, les gens l'appliquent principalement pour détecter les gaz toxiques et dangereux et les fuites de gaz naturel.
Liste des différents types de capteurs de gaz et des gaz qu'ils détectent :
| Type de capteur de gaz | Gaz détectés |
|---|---|
| Capteur de monoxyde de carbone (CO) | Monoxyde de carbone |
| Capteur de méthane (CH4) | Méthane |
| Capteur de sulfure d'hydrogène (H2S) | Sulfure d'hydrogène |
| Capteur d'oxygène (O2) | Oxygène |
| Capteur de composés organiques volatils (COV) | Benzène, toluène, xylène et autres COV |
| Capteur de dioxyde d'azote (NO2) | Dioxyde d'azote |
| Capteur d'ammoniac (NH3) | Ammoniac |
| Capteur de dioxyde de carbone (CO2) | Gaz carbonique |
| Capteur de chlore (Cl2) | Chlore |
| Capteur de dioxyde de soufre (SO2) | Le dioxyde de soufre |
Types de capteurs de gaz
De nombreux types de technologies de capteurs de gaz existent sur le marché. On peut les classer en quatre catégories principales selon la façon dont la réaction se produit. Ces catégories sont les capteurs de gaz électrochimiques, infrarouges, à combustion par contact et à semi-conducteurs. Le mécanisme de réaction peut être classé comme électrochimique, résistance électrique, ultrasonique, etc.
Basés sur le principe de détection par capteur, certains de nos types courants de capteurs de gaz sont :
- Capteurs de gaz de type semi-conducteur
- Capteurs de gaz à conductivité thermique
- Capteurs de gaz à électrolyte solide
- Capteurs de gaz électrochimiques
- Capteurs de gaz de combustion catalytiques
- Capteurs de gaz optiques
Capteurs de gaz à semi-conducteur
Les capteurs de gaz à semi-conducteurs répondent aux besoins de détection de divers gaz civils. Ce capteur représente près de 60% de capteurs de gaz. Les capteurs de gaz à semi-conducteur peuvent être divisés en deux types selon les matériaux utilisés. L'un est le capteur de gaz semi-conducteur à oxyde métallique commun. Et l'autre est un capteur de gaz semi-conducteur organique. Les deux peuvent facilement obtenir des informations sur le matériau utilisé à partir du nom. La conductivité de ce type de capteur varie avec le contenu dans le gaz cible ambiant à une température spécifique. Un exemple plus typique est le capteur d'alcool. Le dioxyde d'étain perd de sa résistance lorsqu'il rencontre le gaz alcool dans le capteur d'alcool.
Avantages :
- Structure simple.
- Bas prix.
- Haute sensibilité de détection.
Désavantages:
- Petite plage linéaire de mesure.
- Sensible aux interférences de gaz de fond.
- Sensible à la température ambiante.
Capteurs de gaz thermiquement conducteurs
Les capteurs de gaz à conductivité thermique ont été les premiers capteurs utilisés par l'homme pour la détection de gaz. Ce capteur convertit les informations relatives au gaz en un signal électrique. Les informations qu'il recueille aident les chercheurs à détecter et à analyser le gaz cible. Le principe de fonctionnement des capteurs de gaz à conductivité thermique est simple. Ils sont basés sur le fait que la conductivité thermique change avec la teneur en gaz cible. Chaque gaz a sa conductivité thermique spécifique. On peut distinguer ces gaz aux conductivités thermiques très variables à l'aide d'éléments conducteurs. Ces capteurs sont largement utilisés pour détecter l'hydrogène, le dioxyde de carbone et le méthane.
Conductivité thermique de différents gaz：
| Gaz | Température ℃ | Conductivité thermique W/(m·℃) |
| Hydrogène | 0 | 0.17 |
| Gaz carbonique | 0 | 0.015 |
| Air | 0 | 0.024 |
| Air | 100 | 0.031 |
| Méthane | 0 | 0.029 |
| Vapeur d'eau | 100 | 0.025 |
| Azote | 0 | 0.024 |
| Éthylène | 0 | 0.017 |
| Oxygène | 0 | 0.024 |
| Éthane | 0 | 0.018 |
Avantages :
- Bonne stabilité.
- Longue durée de vie.
- Mesure précise.
Désavantages:
- Domaine d'application étroit.
- De nombreuses limites.
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Capteurs de gaz à électrolyte solide
Le capteur de gaz à électrolyte solide est un capteur de détection de gaz hautement sélectif. Le capteur repose sur la migration d'ions ou de protons. Ils s'appuient également sur la différence de potentiel créée par la conduction d'ions ou de protons pour déterminer la concentration de gaz. Le capteur d'oxygène ZrO2 est l'un des capteurs de détection de gaz les plus représentatifs. Ce capteur a une réponse rapide et peut être suivi pour une détection continue. Les capteurs de gaz à électrolyte solide sont utilisés dans la métallurgie, la pétrochimie, l'aérospatiale et les transports.
Avantages :
- Haute sensibilité.
- Longue durée de vie.
- Haute conductivité.
Désavantages:
Temps de réponse long.
Capteurs de gaz électrochimiques
Les capteurs de gaz électrochimiques utilisent principalement l'activité électrochimique du gaz détecté. Ils oxydent ou réduisent électrochimiquement le gaz cible. Ils vont utiliser ces réactions chimiques pour en distinguer la composition du gaz et détecter sa concentration. Les capteurs de gaz électrochimiques sont principalement utilisés pour mesurer la concentration d'un gaz spécifique dans un circuit externe.
Les deux capteurs de gaz suivants sont couramment utilisés de manière électrochimique :
Les capteurs de gaz de type cellule primaire fonctionnent sur un principe similaire aux cellules sèches. Ils diffèrent en ce qu'une électrode à gaz remplace l'électrode carbone-manganèse de la cellule. Il existe de nombreux gaz que ce capteur peut détecter. Parmi eux se trouvent oxygène, dioxyde de soufre et chlore gazeux. Prenons l'exemple de la détection de la concentration en oxygène. L'oxygène est réduit lorsqu'il pénètre dans la cathode. Les électrons réduits traversent l'ampèremètre jusqu'à l'anode. Dans le même temps, le plomb métallique y est oxydé. Dans ce processus, la taille du courant est corrélée à la concentration en oxygène. Le capteur a une sensibilité très élevée.
Le capteur électrolytique à potentiel constant placera le gaz à détecter dans un champ électrique spécifique. Et puis il va ioniser ces gaz. En même temps, ils détecteront la concentration de gaz par le courant électrolytique qui le traverse. Ce type de capteur est particulièrement adapté à la détection de gaz réducteurs. Les capteurs sont importants pour la détection des gaz toxiques et dangereux. Ils sont largement utilisés pour la surveillance des gaz monoxyde de carbone, sulfure d'hydrogène, ammoniac, etc.
Avantages :
- Petite taille.
- Basse consommation énergétique.
- Longue vie.
- Résolution jusqu'à 0,1 ppm.
Désavantages:
- Sensible aux interférences.
- La sensibilité est facilement affectée par les différences de température.
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Capteurs de gaz de combustion catalytiques
Les capteurs de gaz de combustion catalytiques conviennent à la détection de gaz combustibles à risque d'explosion. Ces concentrations de gaz inflammables se situent entre la limite inférieure d'explosivité (LIE) et la limite supérieure d'explosivité (LSE). Ces capteurs ont une couche de catalyseur résistant aux hautes températures sur la surface de la résistance en platine. Le gaz combustible est brûlé catalytiquement à sa surface lorsque le seuil de température est atteint. Au cours de ce processus, la combustion affecte la résistance en platine et la température augmente. En même temps, la résistance change. Ici, la valeur de la variation de résistance représente une fonction de la concentration du gaz combustible. Le capteur peut être utilisé pour la détection de gaz inflammables tels que l'hydrogène, le monoxyde de carbone, le méthane, etc.
Avantages :
- Petite taille.
- Structure simple.
- Bonne stabilité.
Désavantages:
- Pas de sélectivité dans la gamme des gaz inflammables.
- Besoin de travailler avec le feu noir; le risque d'explosion par allumage est plus grand.
Capteurs de gaz optiques
Les capteurs de gaz optiques sont une méthode alternative efficace pour mesurer les gaz inflammables. La plupart des gens utiliseront ce capteur à des fins industrielles. De nombreuses ondes électromagnétiques peuvent être utilisées dans les capteurs optiques de gaz. Ceux-ci incluent des capteurs de gaz infrarouges, des capteurs de gaz ultraviolets et des capteurs colorimétriques photoélectriques.
Les capteurs de gaz infrarouges sont le type typique de capteur de gaz optique absorbant. Il convient à la mesure de gaz ambiants sans oxygène ou de fortes concentrations de dioxyde de carbone. Ce type de capteur est basé sur les propriétés spectrales d'absorption infrarouge du gaz à mesurer. Elle s'applique également au principe de fonctionnement à effet thermique. Ce principe de fonctionnement permet de mesurer la concentration d'un gaz spécifique. Les capteurs infrarouges sont généralement utilisés dans la gamme spectrale de 1 à 25 microns. Les types que les gens utilisent couramment sont l'infrarouge dispersif DIR et l'infrarouge non dispersif NDIR.
Les capteurs infrarouges sont très efficaces pour distinguer les types de gaz. Les capteurs infrarouges non dispersifs NDIR utilisent une source de lumière spectrale. Il n'a pas de réseau spectral ou de prisme pour diviser la lumière. Supposons que la lumière traverse le chemin optique du gaz cible dans le capteur infrarouge. Nous pouvons déterminer la concentration du gaz cible en mesurant l'intensité de la lumière infrarouge entrant dans le capteur. Supposons qu'il n'y ait pas de gaz cible dans l'environnement. Alors sa lumière ne changera pas. En termes simples, le gaz cible pénètre dans la chambre à gaz et absorbe une partie de la lumière infrarouge. Ensuite, la lumière infrarouge réduira l'intensité de la lumière atteignant le capteur.
Avantages :
- Pas besoin de moduler la source lumineuse.
- Aucune pièce mécanique mobile.
- Sans entretien.
- Longue durée de vie.
Désavantages:
- Coûts de production élevés.
- Limites.
Les questions environnementales sont depuis longtemps un sujet de préoccupation brûlant dans le monde entier. Les gens peuvent utiliser des capteurs de gaz pour suivre la concentration de gaz toxiques, inflammables, explosifs, de dioxyde de carbone et d'autres gaz. L'émergence des capteurs de gaz aide les gens à mieux protéger l'environnement.
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À propos du problème de capteur de gaz
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Que sont les capteurs de gaz et comment fonctionnent-ils ?
Les capteurs de gaz sont des appareils qui détectent la présence de gaz dans l'air. Ils utilisent un capteur électronique pour mesurer la concentration d'un gaz spécifique dans l'air et le convertir en un signal électrique.
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Quels types de gaz les capteurs de gaz peuvent-ils détecter ?
Les capteurs de gaz détectent divers gaz, notamment le monoxyde de carbone, le méthane, le sulfure d'hydrogène, l'oxygène et les composés organiques volatils (COV).
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Quelles sont les applications des capteurs de gaz dans différentes industries ?
Les capteurs de gaz ont une variété d'applications dans différentes industries, y compris la fabrication industrielle, le pétrole et le gaz, la surveillance de l'environnement, la santé et l'agriculture.
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Quels sont les avantages de l'utilisation de capteurs de gaz dans les processus industriels ?
L'utilisation de capteurs de gaz dans les processus industriels peut contribuer à améliorer la sécurité sur le lieu de travail, à réduire les risques d'explosion ou d'incendie, à améliorer la qualité des produits et à accroître l'efficacité.
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Quels facteurs doivent être pris en compte lors de la sélection d'un capteur de gaz ?
Lors de la sélection d'un capteur de gaz, des facteurs tels que le type de gaz à détecter, la plage de concentration, l'environnement de fonctionnement et le temps de réponse requis doivent être pris en compte.
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Quelle est la précision des capteurs de gaz et quelles sont les limites potentielles ?
La précision des capteurs de gaz peut varier en fonction du type de capteur de gaz et des conditions dans lesquelles il est utilisé. Certaines limitations potentielles des capteurs de gaz incluent les interférences d'autres gaz ou facteurs environnementaux et la nécessité d'un étalonnage et d'une maintenance réguliers.
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Comment les capteurs de gaz peuvent-ils contribuer à améliorer la sécurité au travail ?
Les capteurs de gaz peuvent aider à améliorer la sécurité au travail en détectant la présence de gaz dangereux dans l'air et en alertant les travailleurs des dangers potentiels. Cela peut aider à prévenir les accidents et les blessures sur le lieu de travail.
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Quelles sont les exigences de conformité pour l'utilisation de capteurs de gaz en milieu industriel ?
Les exigences de conformité pour l'utilisation de capteurs de gaz dans des environnements industriels varient en fonction de l'industrie et de l'application spécifique. Les entreprises doivent généralement s'assurer que leurs capteurs de gaz sont conformes aux réglementations de sécurité et environnementales en vigueur.
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Comment les capteurs de gaz peuvent-ils être entretenus et calibrés pour des performances optimales ?
Les capteurs de gaz doivent être régulièrement calibrés et entretenus pour garantir des performances optimales. Cela peut inclure le nettoyage du capteur, le remplacement des pièces si nécessaire et la réalisation de contrôles d'étalonnage réguliers.
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Quels progrès sont réalisés dans la technologie des capteurs de gaz et quel impact auront-ils sur l'industrie ?
Les progrès de la technologie des capteurs de gaz sont axés sur l'amélioration de la précision, la réduction du temps de réponse et l'élargissement de la gamme de gaz pouvant être détectés. Ces avancées devraient avoir un impact significatif sur l'industrie, en améliorant la sécurité et l'efficacité au travail et en permettant de nouvelles applications dans des domaines tels que la surveillance de l'environnement et les soins de santé.
