Газ датчик является одним из важных устройств для людей, чтобы определить состав и концентрацию газа. Он обеспечивает достаточную безопасность для безопасного производства людей. В этой статье мы обсудим шесть основных типов газовых сенсоров. К ним относятся полупроводники, теплопроводность, твердые электролиты и электрохимические датчики газа. И некоторые каталитические датчики горения и оптические датчики газа.
Что такое датчики газа?
Датчик газа может обнаруживать наличие или отсутствие целевого газа в определенной области. Люди также используют его для измерения концентрации целевого компонента газа. Он использует метод преобразования объемной доли целевого газа в электрический сигнал.
Датчик газа рассчитывает концентрацию целевого компонента газа в определенной области на основе физического и химического воздействия. Затем он преобразует полученную информацию в стандартный электрический сигнал. Пользователь может отслеживать и анализировать конкретный газ на основе собранной информации.
Детекторная головка газового датчика оказывает кондиционирующее воздействие на пробу газа. Головка детектора будет отфильтровывать примеси и мешающие газы и сушиться или охлаждаться для обработки дисплейной части измерителя.
В реальной жизни люди в основном применяют его для обнаружения токсичных и опасных газов и утечек природного газа.
Список различных типов газовых датчиков и газов, которые они обнаруживают:
| Тип датчика газа | Обнаружены газы |
|---|---|
| Датчик угарного газа (СО) | Монооксид углерода |
| Датчик метана (CH4) | Метан |
| Датчик сероводорода (H2S) | Сероводород |
| Датчик кислорода (O2) | Кислород |
| Датчик летучих органических соединений (ЛОС) | Бензол, толуол, ксилол и другие летучие органические соединения |
| Датчик диоксида азота (NO2) | Двуокись азота |
| Датчик аммиака (NH3) | аммиак |
| Датчик углекислого газа (CO2) | Углекислый газ |
| Датчик хлора (Cl2) | хлор |
| Датчик диоксида серы (SO2) | Диоксид серы |
Типы газовых датчиков
На рынке существует множество типов датчиков газа. Мы можем разделить их на четыре основные категории в зависимости от того, как происходит реакция. К этим категориям относятся электрохимические, инфракрасные, контактные датчики горения и полупроводниковые газовые датчики. Механизм реакции можно классифицировать как электрохимический, электросопротивление, ультразвуковой и др.
Основываясь на принципе обнаружения датчика, некоторые из наших распространенных типов датчиков газа:
- Датчики газа полупроводникового типа
- Датчики газа по теплопроводности
- Датчики газа с твердым электролитом
- Электрохимические датчики газа
- Каталитические датчики дымовых газов
- Оптические датчики газа
Полупроводниковые датчики газа
Полупроводниковые газовые датчики удовлетворяют потребности в обнаружении различных гражданских газов. На этот датчик приходится почти 60% газовых датчиков. Полупроводниковые датчики газа можно разделить на два типа в зависимости от используемых материалов. Одним из них является обычный датчик газа на основе оксида металла и полупроводника. А другой датчик газа органический полупроводник. Оба могут легко получить информацию об используемом материале из названия. Проводимость датчика этого типа зависит от содержания в окружающем целевом газе при определенной температуре. Более типичным примером является датчик алкоголя. Сопротивление двуокиси олова уменьшается, когда он сталкивается со спиртовым газом в датчике содержания алкоголя.
Преимущества:
- Простая структура.
- Низкая цена.
- Высокая чувствительность обнаружения.
Недостатки:
- Небольшой линейный диапазон измерения.
- Восприимчив к фоновым газовым помехам.
- Восприимчив к температуре окружающей среды.
Датчики теплопроводного газа
Датчики газа по теплопроводности были первыми датчиками, которые человек использовал для обнаружения газа. Этот датчик преобразует информацию, относящуюся к газу, в электрический сигнал. Собранная информация помогает исследователям обнаруживать и анализировать целевой газ. Принцип работы газовых датчиков теплопроводности прост. Они основаны на том, что теплопроводность изменяется с содержанием целевого газа. Каждый газ имеет свою удельную теплопроводность. Различить эти газы с широким диапазоном теплопроводности можно с помощью проводящих элементов. Такие датчики широко используются для обнаружения водорода, углекислого газа и метана.
Теплопроводность различных газов:
| Газ | Температура ℃ | Теплопроводность Вт/(м·℃) |
| Водород | 0 | 0.17 |
| Углекислый газ | 0 | 0.015 |
| Воздух | 0 | 0.024 |
| Воздух | 100 | 0.031 |
| Метан | 0 | 0.029 |
| Водяной пар | 100 | 0.025 |
| Азот | 0 | 0.024 |
| этилен | 0 | 0.017 |
| Кислород | 0 | 0.024 |
| Этан | 0 | 0.018 |
Преимущества:
- Хорошая стабильность.
- Долгий срок службы.
- Точное измерение.
Недостатки:
- Узкий диапазон применения.
- Много ограничений.
Читать далее: Как проверить 3-проводной датчик коленвала с помощью мультиметра
Датчики газов с твердым электролитом
Датчик газа с твердым электролитом представляет собой высокоселективный датчик обнаружения газа. Датчик основан на миграции ионов или протонов. Они также полагаются на разность потенциалов, создаваемую проводимостью ионов или протонов, для определения концентрации газа. Кислородный датчик ZrO2 является одним из наиболее репрезентативных датчиков обнаружения газа. Этот датчик имеет быстрый отклик и может отслеживаться для непрерывного обнаружения. Датчики газа с твердым электролитом используются в металлургии, нефтехимии, аэрокосмической промышленности и на транспорте.
Преимущества:
- Высокая чувствительность.
- Долгий срок службы.
- Высокая проводимость.
Недостатки:
Долгое время отклика.
Электрохимические датчики газа
Электрохимические датчики газа в основном используют электрохимическую активность обнаруживаемого газа. Они электрохимически окисляют или восстанавливают целевой газ. Они будут использовать эти химические реакции, чтобы отличить состав газа от него и определить его концентрацию. Электрохимические датчики газа в основном используются для измерения концентрации конкретного газа во внешнем контуре.
Следующие два датчика газа обычно используются электрохимическим способом:
Датчики газа с первичными ячейками работают по тому же принципу, что и сухие ячейки. Они отличаются тем, что газовый электрод заменяет углеродно-марганцевый электрод ячейки. Есть много газов, которые может обнаружить этот датчик. Среди них кислород, диоксид серы и газообразный хлор. Возьмем пример определения концентрации кислорода. Кислород восстанавливается по мере поступления на катод. Восстановленные электроны текут через амперметр к аноду. При этом металлический свинец там окисляется. В этом процессе текущий размер коррелирует с концентрацией кислорода. Сенсор имеет очень высокую чувствительность.
Электролитический датчик с постоянным потенциалом поместит обнаруживаемый газ в определенное электрическое поле. И тогда он будет ионизировать эти газы. В то же время они будут определять концентрацию газа по протекающему через него электролитическому току. Этот тип датчика особенно подходит для обнаружения восстановительных газов. Датчики важны для обнаружения токсичных и опасных газов. Они широко используются для контроля загазованности угарным газом, сероводородом, аммиаком и др.
Преимущества:
- Маленький размер.
- Низкое энергопотребление.
- Долгая жизнь.
- Разрешение до 0,1 ppm.
Недостатки:
- Восприимчив к помехам.
- На чувствительность легко влияют перепады температур.
Читать далее: Как проверить датчик ABS
Каталитические датчики дымовых газов
Каталитические датчики дымовых газов подходят для обнаружения взрывоопасных горючих газов. Эти концентрации горючих газов находятся между нижним пределом взрываемости (НПВ) и верхним пределом взрываемости (ВПВ). Эти датчики имеют высокотемпературный слой катализатора на поверхности платинового резистора. Горючий газ каталитически сжигается на его поверхности при достижении температурного порога. Во время этого процесса возгорание воздействует на платиновый резистор, и температура увеличивается. При этом меняется сопротивление. Здесь значение изменения сопротивления представляет собой функцию концентрации горючего газа. Датчик можно использовать для обнаружения горючих газов, таких как водород, окись углерода, метан и т. д.
Преимущества:
- Маленький размер.
- Простая структура.
- Хорошая стабильность.
Недостатки:
- Нет селективности в диапазоне горючих газов.
- Нужно работать с темным огнём; возрастает риск воспламенения от взрыва.
Оптические датчики газа
Оптические датчики газа являются эффективным альтернативным методом измерения горючих газов. Большинство людей будут использовать этот датчик для промышленного использования. Многие электромагнитные волны могут использоваться в оптических датчиках газа. К ним относятся инфракрасные датчики газа, ультрафиолетовые датчики газа и фотоэлектрические колориметрические датчики.
Инфракрасные датчики газа представляют собой типичный тип поглощающих оптических датчиков газа. Он подходит для измерения газов в окружающей среде, не содержащих кислорода, или высоких концентраций углекислого газа. Этот тип датчика основан на спектральных свойствах инфракрасного поглощения измеряемого газа. Это также применимо к принципу действия теплового эффекта. Этот принцип работы позволяет измерять концентрацию конкретного газа. Инфракрасные датчики обычно используются в спектральном диапазоне 1-25 микрон. Типы, которые обычно используют люди, - это инфракрасный дисперсионный DIR и недисперсионный инфракрасный NDIR.
Инфракрасные датчики очень эффективно различают типы газов. В недисперсионных инфракрасных датчиках NDIR используется спектральный источник света. У него нет спектральной решетки или призмы для разделения света. Предположим, что свет проходит через оптический путь целевого газа в инфракрасный датчик. Мы можем определить концентрацию целевого газа, измерив интенсивность инфракрасного света, попадающего на датчик. Предположим, что в окружающей среде нет целевого газа. Тогда его свет не изменится. Проще говоря, целевой газ попадает в газовую камеру и поглощает часть инфракрасного излучения. Тогда инфракрасный свет уменьшит интенсивность света, достигающего датчика.
Преимущества:
- Нет необходимости модулировать источник света.
- Отсутствие механических движущихся частей.
- Бесплатная поддержка.
- Долгий срок службы.
Недостатки:
- Высокие производственные затраты.
- Ограничения.
Экологические проблемы уже давно являются одной из самых горячих тем для беспокойства во всем мире. Люди могут использовать газовые датчики для отслеживания концентрации токсичных, горючих, взрывоопасных, углекислого газа и других газов. Появление датчиков газа помогает людям лучше защищать окружающую среду.
Читать далее: Как проверить датчик детонации
О проблеме с датчиком газа
-
Что такое датчики газа и как они работают?
Датчики газа — это устройства, которые обнаруживают присутствие газов в воздухе. Они используют электронный датчик для измерения концентрации определенного газа в воздухе и преобразования его в электрический сигнал.
-
Какие типы газов могут обнаруживать датчики газа?
Датчики газа обнаруживают различные газы, включая окись углерода, метан, сероводород, кислород и летучие органические соединения (ЛОС).
-
Каковы применения газовых датчиков в различных отраслях промышленности?
Датчики газа имеют множество применений в различных отраслях, включая промышленное производство, нефть и газ, мониторинг окружающей среды, здравоохранение и сельское хозяйство.
-
Каковы преимущества использования газовых датчиков в промышленных процессах?
Использование газовых датчиков в промышленных процессах может помочь повысить безопасность на рабочем месте, снизить риск взрывов или пожаров, улучшить качество продукции и повысить эффективность.
-
Какие факторы следует учитывать при выборе датчика газа?
При выборе датчика газа следует учитывать такие факторы, как тип обнаруживаемого газа, диапазон концентраций, рабочая среда и требуемое время отклика.
-
Насколько точны датчики газа и каковы потенциальные ограничения?
Точность датчиков газа может варьироваться в зависимости от типа датчика газа и условий, в которых он используется. Некоторые потенциальные ограничения газовых датчиков включают помехи от других газов или факторов окружающей среды, а также необходимость регулярной калибровки и технического обслуживания.
-
Как газовые датчики могут помочь повысить безопасность на рабочем месте?
Датчики газа могут помочь повысить безопасность на рабочем месте, обнаруживая присутствие опасных газов в воздухе и предупреждая рабочих о потенциальных опасностях. Это может помочь предотвратить несчастные случаи и травмы на рабочем месте.
-
Каковы требования соответствия для использования газовых датчиков в промышленных условиях?
Требования соответствия для использования газовых датчиков в промышленных условиях различаются в зависимости от отрасли и конкретного применения. Предприятия должны, как правило, следить за тем, чтобы их газовые датчики соответствовали соответствующим нормам безопасности и охраны окружающей среды.
-
Как можно обслуживать и калибровать газовые датчики для оптимальной работы?
Датчики газа следует регулярно калибровать и обслуживать для обеспечения оптимальной работы. Это может включать очистку датчика, замену деталей по мере необходимости и проведение регулярных проверок калибровки.
-
Какие достижения были достигнуты в технологии газовых датчиков и какое влияние они окажут на отрасль?
Достижения в технологии газовых датчиков направлены на повышение точности, сокращение времени отклика и расширение диапазона обнаруживаемых газов. Ожидается, что эти достижения значительно повлияют на отрасль, повысят безопасность и эффективность на рабочем месте и откроют новые возможности для приложений в таких областях, как мониторинг окружающей среды и здравоохранение.
