Erklären Sie das Detektionsprinzip von Gaswarngeräten im Detail
Ein Gasdetektor ist ein Instrument, das speziell zur Erkennung der sicheren Konzentration von Gasen entwickelt wurde. Sein Funktionsprinzip besteht hauptsächlich darin, die von Gassensoren erfassten physikalischen oder chemischen nichtelektrischen Signale in elektrische Signale umzuwandeln und die oben genannten elektrischen Signale dann über externe Schaltkreise gleichzurichten und zu filtern. Die verarbeiteten Signale werden dann von entsprechenden Modulen gesteuert, um eine Gasdetektion zu erreichen. Das Herzstück eines Gasdetektors ist jedoch eine eingebaute Sensorkomponente, die die Prinzipien der Detektionstechnologie anhand der verschiedenen detektierten Gase unterscheidet. Seine Prinzipien sind hauptsächlich in die folgenden sechs Kategorien unterteilt:
1) Prinzip der katalytischen Verbrennung:
Der katalytische Verbrennungssensor nutzt das thermische Effektprinzip der katalytischen Verbrennung, bestehend aus einer Messbrücke, die aus der Paarung von Detektionselementen und Kompensationselementen besteht. Unter bestimmten Temperaturbedingungen verbrennt brennbares Gas auf der Oberfläche des Detektionselementträgers und unter Einwirkung des Katalysators flammenlos. Die Temperatur des Trägers steigt und der Widerstand des Platindrahts im Inneren nimmt entsprechend zu, was dazu führt, dass die Gleichgewichtsbrücke das Gleichgewicht verliert und ein elektrisches Signal ausgibt, das proportional zur Konzentration des brennbaren Gases ist. Durch Messen der Größe der Widerstandsänderung des Platindrahts wird die Konzentration brennbarer Gase bestimmt werden.
Wird hauptsächlich für die Erkennung brennbarer Gase verwendet, mit guter Ausgangssignallinearität, zuverlässigem Index, erschwinglichem Preis und keiner Kreuzinfektion mit anderen nicht brennbaren Gasen.
2) Infrarot-Prinzip:
Ein Infrarotsensor leitet das zu messende Gas kontinuierlich durch einen Behälter mit einer bestimmten Länge und einem bestimmten Volumen und sendet einen Infrarotlichtstrahl von einer der beiden transparenten Endflächen des Behälters aus. Wenn die Wellenlänge des Infrarotsensors mit dem Absorptionsspektrum des gemessenen Gases übereinstimmt, wird Infrarotenergie absorbiert und die Intensitätsabschwächung des durch das gemessene Gas hindurchtretenden Infrarotlichts entspricht dem Lambert-Beer-Gesetz. Je höher die Gaskonzentration, desto stärker ist die Lichtdämpfung. An diesem Punkt ist die Absorption von Infrarotlicht direkt proportional zur Konzentration des absorbierenden Materials, und daher kann die Gaskonzentration durch Messung der Schwächung des Infrarotlichts durch das Gas gemessen werden.
Lange Lebensdauer (3 bis 5 Jahre Lebensdauer), hohe Empfindlichkeit, gute Stabilität und keine Toxizität, weniger Störungen durch die Umgebung und keine Abhängigkeit von Sauerstoff. Infrarot-Gassensoren verfügen über eine hohe Überwachungsempfindlichkeit und können selbst Spuren von PPB oder geringe Konzentrationen von Gasen der PPM-Qualität genau unterscheiden. Der Messbereich ist groß und es kann im Allgemeinen eine hohe Konzentration von 100-prozentigem VOL-Gas sowie eine Analyse niedriger Konzentrationen im 1-ppb-Bereich analysieren.
3) Elektrochemische Prinzipien:
Elektrochemische Sensoren bestehen typischerweise aus drei Teilen: Elektroden, Elektrolyten und Halbleiterelektroden, die die Kernkomponenten des Sensors sind. Sie bestehen aus Metall- oder Halbleitermaterialien und können mit Gasmolekülen chemisch reagieren. Elektrolyt ist eine leitfähige Flüssigkeit, die Elektroden mit Halbleitern zu einem vollständigen Stromkreis verbinden kann. Halbleiter ist ein spezielles Material, das das Stromsignal zwischen Elektrode und Elektrolyt in ein digitales Signal umwandeln und so eine Gaskonzentrationserkennung ermöglichen kann.
Das Funktionsprinzip elektrochemischer Gassensoren basiert auf Redoxreaktionen. Wenn Gasmoleküle mit der Oberfläche der Elektrode in Kontakt kommen, durchlaufen sie eine Oxidations-Reduktions-Reaktion und erzeugen ein Stromsignal. Dieses Stromsignal kann über einen Elektrolyten auf den Halbleiter übertragen und dann in ein digitales Signal umgewandelt werden. Die Größe des digitalen Signals ist direkt proportional zur Gaskonzentration, sodass die Gaskonzentration durch Messung der Größe des digitalen Signals bestimmt werden kann.
Wird hauptsächlich zur Erkennung giftiger Gase verwendet und zeichnet sich durch hohe Empfindlichkeit, schnelle Reaktionsgeschwindigkeit, gute Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer aus. Es kann verschiedene Gase wie Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Sauerstoff, Stickstoff usw. erkennen. Es findet umfangreiche Anwendungen in der Industrie, im Gesundheitswesen, im Umweltschutz und in anderen Bereichen.
4) PID-Photoionisationsprinzip:
Das Prinzip der PID besteht darin, dass organische Gase unter Anregung einer UV-Lichtquelle ionisieren. PID verwendet eine UV-Lampe (Ultraviolett) und die organische Substanz ionisiert unter der Anregung der UV-Lampe. Die ionisierten „Fragmente“ tragen positive und negative Ladungen, wodurch ein elektrischer Strom zwischen den beiden Elektroden entsteht. Der Detektor verstärkt den Strom und zeigt die Konzentration des VOC-Gases durch Instrumente und Geräte an.
Wird hauptsächlich zur Überwachung der Raffinerieindustrie, zur Notfallbehandlung gefährlicher Chemikalienlecks, zur Definition gefährlicher Bereiche für Lecks, zur Sicherheitsüberwachung von Öltankstationen und zur Überwachung der Reinigungseffizienz bei der Ableitung organischer Stoffe verwendet.
5) Prinzip der Wärmeleitfähigkeit:
Die Analyse der Konzentration des Messgases erfolgt hauptsächlich durch Messung der Änderung der Wärmeleitfähigkeit des Mischgases. Normalerweise wird der Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit eines Gassensors über einen Stromkreis in eine Widerstandsänderung umgewandelt. Die herkömmliche Nachweismethode besteht darin, das zu prüfende Gas in eine Gaskammer zu leiten, wobei sich in der Mitte der Gaskammer ein wärmeempfindliches Element befindet, beispielsweise ein wärmeempfindlicher Widerstand, ein Platindraht oder ein Wolframdraht. Beim Erhitzen auf eine bestimmte Temperatur wird die Änderung der Wärmeleitfähigkeit des Mischgases in eine Änderung des Widerstands des wärmeempfindlichen Elements umgewandelt. Die Änderung des Widerstandswerts lässt sich relativ einfach genau messen.
6) Halbleiterprinzipien:
Halbleiter-Gassensoren werden hergestellt, indem die Oxidations-Reduktions-Reaktion von Gas auf der Oberfläche von Halbleitern genutzt wird, um Änderungen im Widerstandswert empfindlicher Komponenten hervorzurufen. Wenn ein Halbleiterbauelement in einen stabilen Zustand erhitzt wird und bei Gaskontakt mit der Halbleiteroberfläche adsorbiert wird, diffundieren die adsorbierten Moleküle zunächst frei auf der Oberfläche des Objekts und verlieren dabei ihre kinetische Energie. Einige Moleküle werden verdampft, während die übrigen Moleküle einer thermischen Zersetzung und Adsorption an der Oberfläche des Objekts unterliegen. Wenn die Austrittsarbeit eines Halbleiters geringer ist als die Affinität des adsorbierten Moleküls, entzieht das adsorbierte Molekül dem Gerät Elektronen und wird zu einem negativen Adsorptionsionon, das eine Ladungsschicht auf der Halbleiteroberfläche bildet.
