Il gas sensore è uno dei dispositivi importanti per rilevare la composizione e la concentrazione del gas. Fornisce una sicurezza sufficiente per la produzione sicura delle persone. In questo articolo, discuteremo sei tipi principali di sensori di gas. Questi includono i semiconduttori, la conducibilità termica, gli elettroliti solidi e i sensori di gas elettrochimici. E alcuni tipi di sensori di gas a combustione catalitica e ottici.
Cosa sono i sensori di gas?
Il sensore di gas può rilevare la presenza o l'assenza di un gas target in un'area specifica. Si usa anche per misurare la concentrazione di un componente del gas target. Utilizza un metodo per convertire la frazione di volume del gas target in un segnale elettrico.
Il sensore di gas calcola la concentrazione del componente di gas target in una determinata area, in base all'azione fisica e chimica. Poi converte le informazioni ottenute in un segnale elettrico standard. L'utente può tracciare e analizzare un gas specifico in base alle informazioni raccolte.
La testa di rilevamento del sensore di gas avrà un effetto di condizionamento sul campione di gas. La testa di rilevamento filtrerà le impurità e i gas interferenti e asciugherà o refrigererà per gestire la parte di visualizzazione del misuratore.
Nella vita reale, le persone lo applicano soprattutto per rilevare gas tossici e pericolosi e perdite di gas naturale.
Elenco dei diversi tipi di sensori di gas e dei gas che rilevano:
| Tipo di sensore di gas | Gas rilevati |
|---|---|
| Sensore di monossido di carbonio (CO). | Monossido di carbonio |
| Sensore metano (CH4). | Metano |
| Sensore di idrogeno solforato (H2S). | Idrogeno solforato |
| Sensore di ossigeno (O2). | Ossigeno |
| Sensore di composti organici volatili (COV). | Benzene, toluene, xilene e altri COV |
| Sensore di biossido di azoto (NO2). | Diossido di azoto |
| Sensore di ammoniaca (NH3). | Ammoniaca |
| Sensore di anidride carbonica (CO2). | Anidride carbonica |
| Sensore di cloro (Cl2). | Cloro |
| Sensore di anidride solforosa (SO2). | Diossido di zolfo |
Tipi di sensori di gas
Sul mercato esistono molti tipi di sensori di gas. Possiamo classificarli in quattro categorie principali, a seconda di come avviene la reazione. Queste categorie sono i sensori di gas elettrochimici, a infrarossi, a combustione a contatto e a semiconduttore. Il meccanismo di reazione può essere classificato come elettrochimico, resistenza elettrica, ultrasuoni, ecc.
In base al principio di rilevamento del sensore, alcuni dei nostri tipi comuni di sensori di gas sono:
- Sensori di gas a semiconduttore
- Sensori di gas di conduttività termica
- Sensori di gas a elettrolita solido
- Sensori di gas elettrochimici
- Sensori di gas di combustione catalitica
- Sensori ottici di gas
Sensori di gas a semiconduttore
I sensori di gas a semiconduttore soddisfano le esigenze di rilevamento di vari gas civili. Questo sensore rappresenta quasi il 60% dei sensori di gas. I sensori di gas a semiconduttore possono essere suddivisi in due tipi, a seconda dei materiali utilizzati. Uno è il comune sensore di gas a semiconduttore a ossido di metallo. L'altro è un sensore di gas a semiconduttore organico. Entrambi possono facilmente ottenere informazioni sul materiale utilizzato dal nome. La conducibilità di questo tipo di sensore varia in base al contenuto del gas target ambientale a una temperatura specifica. Un esempio più tipico è il sensore di alcol. Il biossido di stagno diminuisce la resistenza quando incontra il gas alcolico nel sensore di alcol.
Vantaggi:
- Struttura semplice.
- Prezzo basso.
- Alta sensibilità di rilevamento.
Svantaggi:
- Intervallo lineare di misurazione ridotto.
- Suscettibile all'interferenza del gas di fondo.
- Suscettibile alla temperatura ambiente.
Sensori di gas termicamente conduttivi
I sensori di gas a conducibilità termica sono stati i primi sensori utilizzati dall'uomo per il rilevamento dei gas. Questo sensore converte le informazioni relative al gas in un segnale elettrico. Le informazioni che raccoglie aiutano i ricercatori a rilevare e analizzare il gas target. Il principio di funzionamento dei sensori di gas a conducibilità termica è semplice. Si basa sul fatto che la conduttività termica cambia con il contenuto del gas target. Ogni gas ha la sua conducibilità termica specifica. Si possono distinguere questi gas con conduttività termiche molto diverse, utilizzando elementi conduttivi. Tali sensori sono ampiamente utilizzati per rilevare idrogeno, anidride carbonica e metano.
Conducibilità termica di diversi gas:.
| Gas | Temperatura ℃ | Conduttività termica W/(m-℃) |
| Idrogeno | 0 | 0.17 |
| Anidride carbonica | 0 | 0.015 |
| Aria | 0 | 0.024 |
| Aria | 100 | 0.031 |
| Metano | 0 | 0.029 |
| Vapore acqueo | 100 | 0.025 |
| Azoto | 0 | 0.024 |
| L'etilene | 0 | 0.017 |
| Ossigeno | 0 | 0.024 |
| Etano | 0 | 0.018 |
Vantaggi:
- Buona stabilità.
- Lunga durata.
- Misurazione accurata.
Svantaggi:
- Campo di applicazione ristretto.
- Molte limitazioni.
Per saperne di più: Come testare il sensore di manovella a 3 fili con il multimetro
Sensori di gas a elettrolita solido
Il sensore di gas a elettrolita solido è un sensore di rilevamento di gas altamente selettivo. Il sensore si basa sulla migrazione di ioni o protoni. Si basano anche sulla differenza di potenziale creata dalla conduzione di ioni o protoni per determinare la concentrazione di gas. Il sensore di ossigeno ZrO2 è uno dei sensori di rilevamento dei gas più rappresentativi. Questo sensore ha una risposta rapida e può essere tracciato per un rilevamento continuo. I sensori di gas ad elettrolita solido sono utilizzati in metallurgia, petrolchimica, aerospaziale e trasporti.
Vantaggi:
- Alta sensibilità.
- Lunga durata.
- Alta conduttività.
Svantaggi:
Tempo di risposta lungo.
Sensori di gas elettrochimici
I sensori di gas elettrochimici utilizzano principalmente l'attività elettrochimica del gas da rilevare. Ossidano o riducono elettrochimicamente il gas target. Utilizzeranno queste reazioni chimiche per distinguere la composizione del gas e rilevarne la concentrazione. I sensori di gas elettrochimici sono utilizzati soprattutto per misurare la concentrazione di un gas specifico in un circuito esterno.
I seguenti due sensori di gas sono comunemente utilizzati in modo elettrochimico:
I sensori di gas a cella primaria funzionano secondo un principio simile a quello delle celle a secco. Differiscono in quanto un elettrodo a gas sostituisce l'elettrodo di carbonio-manganese della cella. Ci sono molti gas che questo sensore può rilevare. Tra questi ci sono ossigeno, anidride solforosa e gas di cloro. Prendiamo l'esempio del rilevamento della concentrazione di ossigeno. L'ossigeno si riduce quando entra nel catodo. Gli elettroni ridotti fluiscono attraverso l'amperometro fino all'anodo. Allo stesso tempo, il metallo di piombo viene ossidato. In questo processo, la dimensione della corrente è correlata alla concentrazione di ossigeno. Il sensore ha una sensibilità molto elevata.
Il sensore elettrolitico a potenziale costante collocherà il gas da rilevare in un campo elettrico specifico. E poi ionizzerà questi gas. Allo stesso tempo, rileverà la concentrazione di gas grazie alla corrente elettrolitica che lo attraversa. Questo tipo di sensore è particolarmente adatto per il rilevamento dei gas riducenti. I sensori sono importanti per il rilevamento di gas tossici e pericolosi. Sono ampiamente utilizzati per il monitoraggio di gas come monossido di carbonio, idrogeno solforato, ammoniaca, ecc.
Vantaggi:
- Dimensioni ridotte.
- Basso consumo energetico.
- Lunga durata.
- Risoluzione fino a 0,1 ppm.
Svantaggi:
- Suscettibile alle interferenze.
- La sensibilità è facilmente influenzata dalle differenze di temperatura.
Per saperne di più: Come testare il sensore ABS
Sensori di gas di combustione catalitica
I sensori di gas di combustione catalitica sono adatti a rilevare i gas combustibili a rischio di esplosione. Queste concentrazioni di gas infiammabili sono comprese tra il limite inferiore di esplosività (LEL) e il limite superiore di esplosività (UEL). Questi sensori hanno uno strato catalizzatore resistente alle alte temperature sulla superficie del resistore di platino. Il gas combustibile viene bruciato cataliticamente sulla sua superficie quando viene raggiunta la soglia di temperatura. Durante questo processo, la combustione colpisce il resistore di platino e la temperatura aumenta. Allo stesso tempo, la resistenza cambia. Qui, il valore della variazione di resistenza rappresenta una funzione della concentrazione del gas combustibile. Il sensore può essere utilizzato per il rilevamento di gas infiammabili come idrogeno, monossido di carbonio, metano, ecc.
Vantaggi:
- Dimensioni ridotte.
- Struttura semplice.
- Buona stabilità.
Svantaggi:
- Nessuna selettività nella gamma dei gas infiammabili.
- Deve lavorare con il fuoco scuro; il rischio di esplosione da accensione è maggiore.
Sensori ottici di gas
I sensori ottici di gas sono un metodo alternativo efficace per misurare i gas infiammabili. La maggior parte delle persone utilizzerà questo sensore per uso industriale. Molte onde elettromagnetiche possono essere utilizzate nei sensori ottici di gas. Questi includono sensori di gas a infrarossi, sensori di gas a ultravioletti e sensori colorimetrici fotoelettrici.
I sensori di gas a infrarossi sono il tipo tipico di sensore ottico di gas assorbente. È adatto per misurare gas ambientali privi di ossigeno o alte concentrazioni di anidride carbonica. Questo tipo di sensore si basa sulle proprietà spettrali di assorbimento a infrarossi del gas da misurare. È anche applicabile al principio operativo dell'effetto termico. Questo principio operativo consente di misurare la concentrazione di un gas specifico. I sensori a infrarossi sono tipicamente utilizzati nella gamma spettrale di 1-25 micron. I tipi comunemente utilizzati sono gli infrarossi dispersivi DIR e gli infrarossi non dispersivi NDIR.
I sensori a infrarossi sono molto efficaci nel distinguere i tipi di gas. I sensori a infrarossi non dispersivi NDIR utilizzano una sorgente di luce spettrale. Non hanno una griglia spettrale o un prisma per dividere la luce. Supponiamo che la luce passi attraverso il percorso ottico del gas target nel sensore a infrarossi. Possiamo determinare la concentrazione del gas target misurando l'intensità della luce a infrarossi che entra nel sensore. Supponiamo che non ci sia alcun gas target nell'ambiente. Allora la sua luce non cambierà. In poche parole, il gas target entra nella camera a gas e assorbe parte della luce a infrarossi. Quindi la luce a infrarossi ridurrà l'intensità della luce che raggiunge il sensore.
Vantaggi:
- Non è necessario modulare la sorgente luminosa.
- Non ci sono parti meccaniche in movimento.
- Non richiede manutenzione.
- Lunga durata.
Svantaggi:
- Costi di produzione elevati.
- Limitazioni.
Le questioni ambientali sono da tempo un tema di grande interesse in tutto il mondo. Le persone possono utilizzare i sensori di gas per monitorare la concentrazione di gas tossici, infiammabili, esplosivi, anidride carbonica e altri gas. La nascita dei sensori di gas aiuta le persone a proteggere meglio l'ambiente.
Per saperne di più: Come testare un sensore di detonazione
Informazioni sul problema del sensore GAS
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Cosa sono i sensori di gas e come funzionano?
I sensori di gas sono dispositivi che rilevano la presenza di gas nell'aria. Usano un sensore elettronico per misurare la concentrazione di un gas specifico nell'aria e convertirla in un segnale elettrico.
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Quali tipi di gas possono rilevare i sensori di gas?
I sensori di gas rilevano vari gas, tra cui monossido di carbonio, metano, idrogeno solforato, ossigeno e composti organici volatili (COV).
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Quali sono le applicazioni dei sensori di gas nei diversi settori?
I sensori di gas hanno una varietà di applicazioni in diversi settori, tra cui produzione industriale, petrolio e gas, monitoraggio ambientale, sanità e agricoltura.
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Quali sono i vantaggi dell'utilizzo dei sensori di gas nei processi industriali?
L'utilizzo di sensori di gas nei processi industriali può contribuire a migliorare la sicurezza sul posto di lavoro, ridurre il rischio di esplosioni o incendi, migliorare la qualità del prodotto e aumentare l'efficienza.
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Quali fattori devono essere considerati nella scelta di un sensore di gas?
Quando si seleziona un sensore di gas, è necessario considerare fattori quali il tipo di gas da rilevare, l'intervallo di concentrazione, l'ambiente operativo e il tempo di risposta richiesto.
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Quanto sono precisi i sensori di gas e quali sono i potenziali limiti?
La precisione dei sensori di gas può variare a seconda del tipo di sensore di gas e delle condizioni in cui viene utilizzato. Alcune potenziali limitazioni dei sensori di gas includono l'interferenza di altri gas o fattori ambientali e la necessità di regolare calibrazione e manutenzione.
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In che modo i sensori di gas possono contribuire a migliorare la sicurezza sul posto di lavoro?
I sensori di gas possono aiutare a migliorare la sicurezza sul posto di lavoro rilevando la presenza di gas pericolosi nell'aria e avvisando i lavoratori di potenziali pericoli. Questo può aiutare a prevenire incidenti e infortuni sul posto di lavoro.
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Quali sono i requisiti di conformità per l'utilizzo dei sensori di gas in ambienti industriali?
I requisiti di conformità per l'utilizzo dei sensori di gas in ambienti industriali variano a seconda del settore e dell'applicazione specifica. Le aziende dovrebbero generalmente garantire che i loro sensori di gas siano conformi alle normative di sicurezza e ambientali pertinenti.
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Come possono essere mantenuti e calibrati i sensori di gas per prestazioni ottimali?
I sensori di gas devono essere regolarmente calibrati e sottoposti a manutenzione per garantire prestazioni ottimali. Ciò può includere la pulizia del sensore, la sostituzione delle parti secondo necessità e l'esecuzione di regolari controlli di calibrazione.
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Quali progressi sono stati fatti nella tecnologia dei sensori di gas e quale impatto avranno sul settore?
I progressi nella tecnologia dei sensori di gas si concentrano sul miglioramento della precisione, sulla riduzione dei tempi di risposta e sull'ampliamento della gamma di gas che possono essere rilevati. Si prevede che questi progressi avranno un impatto significativo sul settore, migliorando la sicurezza e l'efficienza sul posto di lavoro e consentendo nuove applicazioni in aree come il monitoraggio ambientale e l'assistenza sanitaria.
