Erklären Sie das Detektionsprinzip des Gasdetektors im Detail.
Der Gasdetektor ist ein Instrument, das speziell zur Erkennung sicherer Gaskonzentrationen entwickelt wurde. Sein Funktionsprinzip besteht hauptsächlich darin, die vom Gassensor erfassten physikalischen oder chemischen nichtelektrischen Signale in elektrische Signale umzuwandeln und diese elektrischen Signale dann über externe Schaltkreise zu korrigieren und zu filtern und die entsprechenden Module über diese verarbeiteten Signale zu steuern, um die Gaserkennung zu realisieren. Der Kern des Gasdetektors sind jedoch die eingebauten Sensorkomponenten. Je nach den verschiedenen erkannten Gasen unterscheiden sich die Prinzipien der Erkennungstechnologie und lassen sich hauptsächlich in die folgenden sechs Kategorien einteilen:
1) Prinzip der katalytischen Verbrennung:
Der katalytische Verbrennungssensor nutzt das thermische Effektprinzip der katalytischen Verbrennung, um eine Messbrücke zu bilden. Unter bestimmten Temperaturbedingungen verbrennt brennbares Gas flammenlos auf der Oberfläche des Trägers des Detektionselements und unter der Einwirkung des Katalysators, und die Temperatur des Trägers steigt an, und der Widerstand des durch ihn verlaufenden Platindrahts steigt ebenfalls entsprechend an, so dass die Ausgleichsbrücke das Gleichgewicht verliert und ein elektrisches Signal ausgibt, das proportional zur Konzentration des brennbaren Gases ist. Durch Messen der Widerstandsänderung des Platindrahts kann die Konzentration des brennbaren Gases ermittelt werden.
Es wird hauptsächlich zur Erkennung brennbarer Gase verwendet und weist eine gute Linearität des Ausgangssignals, einen zuverlässigen Index, einen erschwinglichen Preis und keine Kreuzinfektion mit anderen nicht brennbaren Gasen auf.
2) Infrarot-Prinzip:
Der Infrarotsensor leitet das zu messende Gas kontinuierlich durch einen Behälter mit einer bestimmten Länge und einem bestimmten Volumen und sendet einen Infrarotlichtstrahl von der Seite einer der beiden lichtdurchlässigen Endflächen des Behälters aus. Wenn die Wellenlänge des Infrarotsensors mit der Absorptionslinie des zu messenden Gases übereinstimmt, wird die Infrarotenergie absorbiert und die Lichtintensitätsabschwächung des Infrarotlichts nach dem Durchgang durch das zu messende Gas erfüllt das Lambert-Beer-Gesetz. Je höher die Gaskonzentration, desto größer die Lichtabschwächung. Zu diesem Zeitpunkt ist die Absorption von Infrarotstrahlen direkt proportional zur Konzentration der lichtabsorbierenden Substanzen, sodass die Gaskonzentration durch Messen der Abschwächung von Infrarotstrahlen durch Gas gemessen werden kann.
Der Infrarot-Gassensor zeichnet sich durch eine lange Lebensdauer (3-5 Jahre), hohe Empfindlichkeit, gute Stabilität, keine Toxizität, weniger Störungen durch die Umgebung und keine Abhängigkeit von Sauerstoff usw. aus. Der Infrarot-Gassensor hat eine hohe Überwachungsempfindlichkeit und kann sogar Mikro-PPB- oder PPM-Gas mit niedriger Konzentration genau unterscheiden. Der Messbereich ist breit, im Allgemeinen kann 100 % VOL-Gas mit hoher Konzentration analysiert werden, und es können auch Analysen mit niedriger Konzentration auf 1 ppb-Niveau durchgeführt werden.
3) Elektrochemisches Prinzip:
Elektrochemische Sensoren bestehen normalerweise aus drei Teilen: Elektrode, Elektrolyt und Halbleiterelektrode sind die Kernteile des Sensors, die aus Metall oder Halbleitermaterialien bestehen und chemisch mit Gasmolekülen reagieren können. Elektrolyt ist eine leitfähige Flüssigkeit, die Elektroden mit Halbleitern verbinden kann, um einen vollständigen Schaltkreis zu bilden. Halbleiter ist ein spezielles Material, das das Stromsignal zwischen Elektrode und Elektrolyt in ein digitales Signal umwandeln und so die Erkennung der Gaskonzentration ermöglichen kann.
Das Funktionsprinzip des elektrochemischen Gassensors basiert auf einer Redoxreaktion. Wenn Gasmoleküle mit der Elektrodenoberfläche in Kontakt kommen, durchlaufen sie eine Redoxreaktion und erzeugen Stromsignale. Dieses Stromsignal kann über den Elektrolyten auf den Halbleiter übertragen und dann in ein digitales Signal umgewandelt werden. Das digitale Signal ist proportional zur Gaskonzentration, sodass die Gaskonzentration durch Messen des digitalen Signals bestimmt werden kann.
Wird hauptsächlich zur Erkennung giftiger Gase verwendet und verfügt über eine hohe Empfindlichkeit, schnelle Reaktion, gute Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer. Es kann eine Vielzahl von Gasen erkennen, wie etwa Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Sauerstoff, Stickstoff usw. Es wird häufig in der Industrie, im Gesundheitswesen, im Umweltschutz und in anderen Bereichen eingesetzt.
4)PID-Photoionisationsprinzip:
Das Prinzip der PID besteht darin, dass organisches Gas unter der Anregung einer ultravioletten Lichtquelle ionisiert wird. Bei der PID wird eine UV-Lampe verwendet, und die organische Substanz wird unter der Anregung der UV-Lampe ionisiert. Die ionisierten „Fragmente“ haben positive und negative Ladungen, wodurch ein Strom zwischen den beiden Elektroden erzeugt wird. Der Detektor verstärkt den Strom, und die Konzentration des VOC-Gases kann durch Instrumente und Geräte angezeigt werden.
Es wird hauptsächlich zur Überwachung in der Ölraffinerienindustrie, zur Notfallbehandlung bei Leckagen gefährlicher Chemikalien, zur Definition von Leckage-Gefahrenbereichen, zur Sicherheitsüberwachung von Öltanks und Tankstellen und zur Überwachung der Emission organischer Stoffe und der Reinigungseffizienz eingesetzt.
5) Wärmeleitfähigkeitsprinzip:
Die Konzentration des gemessenen Gases wird hauptsächlich durch Messen der Änderung der Wärmeleitfähigkeit des Mischgases analysiert. Normalerweise wird der Unterschied der Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitfähigkeitsgassensors durch den Schaltkreis in eine Widerstandsänderung umgewandelt. Die traditionelle Nachweismethode besteht darin, das zu messende Gas in eine Gaskammer zu leiten, und in der Mitte der Gaskammer befindet sich ein Thermistor, beispielsweise ein Thermistor, ein Platindraht oder ein Wolframdraht, der auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird, um die Änderung der Wärmeleitfähigkeit des Mischgases in eine Widerstandsänderung des Thermistors umzuwandeln, und die Widerstandsänderung kann einfach und genau gemessen werden.
6) Halbleiterprinzip:
Der Halbleitergassensor wird hergestellt, indem die Oxidations-Reduktions-Reaktion von Gas auf der Halbleiteroberfläche genutzt wird, um den Widerstandswert des empfindlichen Elements zu ändern. Wenn das Halbleitergerät auf einen stabilen Zustand erhitzt wird und das Gas mit der Oberfläche des Halbleiters in Kontakt kommt und adsorbiert wird, diffundieren die adsorbierten Moleküle zunächst frei auf der Oberfläche des Objekts und verlieren dabei ihre Bewegungsenergie, einige Moleküle verdampfen und die anderen verbleibenden Moleküle werden thermisch zersetzt und auf der Oberfläche des Objekts adsorbiert. Wenn die Austrittsarbeit des Halbleiters geringer ist als die Affinität der adsorbierten Moleküle, entziehen die adsorbierten Moleküle dem Gerät Elektronen und werden zu einer Adsorptionsschicht für negative Ionen, und die Oberfläche des Halbleiters weist eine Ladungsschicht auf.
