Jelaskan prinsip deteksi detektor gas secara rinci.
Detektor gas adalah instrumen yang dirancang khusus untuk mendeteksi konsentrasi gas yang aman. Prinsip kerjanya terutama mengubah sinyal fisik atau kimia non-listrik yang dikumpulkan oleh sensor gas menjadi sinyal listrik, dan kemudian memperbaiki dan menyaring sinyal listrik di atas melalui sirkuit eksternal, dan mengontrol modul yang sesuai melalui sinyal yang diproses ini untuk mewujudkan deteksi gas. . Namun, inti dari detektor gas adalah komponen sensor bawaannya. Menurut berbagai gas yang terdeteksi, prinsip teknologi pendeteksiannya berbeda-beda, dan prinsip-prinsip tersebut terutama dibagi menjadi enam kategori berikut:
1) prinsip pembakaran katalitik:
Sensor pembakaran katalitik menggunakan prinsip efek termal pembakaran katalitik untuk membentuk jembatan pengukuran. Dalam kondisi suhu tertentu, gas yang mudah terbakar terbakar tanpa api pada permukaan pembawa elemen pendeteksi dan di bawah aksi katalis, dan suhu pembawa meningkat, dan resistansi kawat platinum yang melewatinya juga meningkat, jadi bahwa jembatan keseimbangan kehilangan keseimbangan dan mengeluarkan sinyal listrik sebanding dengan konsentrasi gas yang mudah terbakar. Dengan mengukur perubahan hambatan kawat platina maka konsentrasi gas yang mudah terbakar dapat diketahui.
Hal ini terutama digunakan untuk mendeteksi gas yang mudah terbakar, dengan linearitas sinyal keluaran yang baik, indeks yang andal, harga terjangkau dan tidak ada infeksi silang dengan gas tidak mudah terbakar lainnya.
2) prinsip inframerah:
Sensor infra merah secara terus menerus melewatkan gas yang akan diukur melalui wadah dengan panjang dan volume tertentu, dan memancarkan berkas cahaya infra merah dari sisi salah satu dari dua permukaan ujung wadah yang dapat ditembus cahaya. Ketika panjang gelombang sensor infra merah bertepatan dengan garis serapan gas yang akan diukur, energi infra merah diserap, dan redaman intensitas cahaya sinar infra merah setelah melewati gas yang akan diukur memenuhi hukum Lambert-Beer. Semakin besar konsentrasi gas, semakin besar redaman cahayanya. Pada saat ini serapan sinar infra merah berbanding lurus dengan konsentrasi zat penyerap cahaya, sehingga konsentrasi gas dapat diukur dengan mengukur redaman sinar infra merah oleh gas.
Sensor gas inframerah memiliki karakteristik masa pakai yang lama (3-5 tahun), sensitivitas tinggi, stabilitas yang baik, tidak beracun, lebih sedikit gangguan dari lingkungan dan tidak bergantung pada oksigen, dll. Sensor gas inframerah memiliki sensitivitas pemantauan yang tinggi , dan secara akurat dapat membedakan bahkan gas mikro-PPB atau PPM konsentrasi rendah. Rentang pengukurannya lebar, umumnya gas 100%VOL dengan konsentrasi tinggi dapat dianalisis, dan analisis konsentrasi rendah tingkat 1ppb juga dapat dilakukan.
3) Prinsip elektrokimia:
Sensor elektrokimia biasanya terdiri dari tiga bagian: elektroda, elektrolit dan semikonduktor Elektroda merupakan bagian inti dari sensor, yang terbuat dari bahan logam atau semikonduktor dan dapat bereaksi secara kimia dengan molekul gas. Elektrolit merupakan suatu cairan konduktif yang dapat menghubungkan elektroda dengan semikonduktor sehingga membentuk suatu rangkaian yang lengkap. Semikonduktor merupakan bahan khusus yang dapat mengubah sinyal arus antara elektroda dan elektrolit menjadi sinyal digital, sehingga dapat mendeteksi konsentrasi gas.
Prinsip kerja sensor gas elektrokimia didasarkan pada reaksi redoks. Ketika molekul gas bersentuhan dengan permukaan elektroda, mereka akan mengalami reaksi redoks dan menghasilkan sinyal arus. Sinyal arus ini dapat ditransfer ke semikonduktor melalui elektrolit dan kemudian diubah menjadi sinyal digital. Sinyal digital sebanding dengan konsentrasi gas, sehingga konsentrasi gas dapat ditentukan dengan mengukur sinyal digital.
Terutama digunakan untuk mendeteksi gas beracun, dengan sensitivitas tinggi, respons cepat, keandalan yang baik, dan masa pakai yang lama. Ia dapat mendeteksi berbagai gas, seperti karbon monoksida, karbon dioksida, oksigen, nitrogen, dan sebagainya. Hal ini banyak digunakan dalam industri, perawatan medis, perlindungan lingkungan dan bidang lainnya.
4) Prinsip fotoionisasi PID:
Prinsip PID adalah gas organik akan terionisasi di bawah eksitasi sumber sinar ultraviolet. PID menggunakan lampu UV, dan bahan organik terionisasi di bawah eksitasi lampu UV, dan "fragmen" yang terionisasi memiliki muatan positif dan negatif, sehingga menghasilkan arus antara dua elektroda. Detektor memperkuat arus, dan konsentrasi gas VOC dapat ditampilkan melalui instrumen dan peralatan.
Hal ini terutama digunakan dalam pemantauan industri penyulingan minyak, perawatan darurat kebocoran bahan kimia berbahaya, definisi area bahaya kebocoran, pemantauan keselamatan tangki minyak dan pompa bensin, dan pemantauan emisi bahan organik dan efisiensi pemurnian.
5) Prinsip konduktivitas termal:
Konsentrasi gas yang diukur dianalisis terutama dengan mengukur perubahan konduktivitas termal gas campuran. Biasanya perbedaan konduktivitas termal sensor gas konduktivitas termal diubah menjadi perubahan resistansi melalui rangkaian. Metode deteksi tradisional adalah dengan mengirimkan gas untuk diukur ke dalam kamar gas, dan bagian tengah kamar gas adalah termistor, seperti termistor, kawat platinum atau kawat tungsten, yang dipanaskan hingga suhu tertentu untuk mengubah perubahan tersebut. konduktivitas termal gas campuran menjadi perubahan resistansi termistor, dan perubahan resistansi dapat diukur dengan mudah dan akurat.
6) prinsip semikonduktor:
Sensor gas semikonduktor dibuat dengan menggunakan reaksi oksidasi-reduksi gas pada permukaan semikonduktor untuk mengubah nilai resistansi elemen sensitif. Ketika perangkat semikonduktor dipanaskan hingga keadaan stabil, ketika gas bersentuhan dengan permukaan semikonduktor dan teradsorpsi, molekul-molekul yang teradsorpsi mula-mula berdifusi bebas pada permukaan benda, kehilangan energi geraknya, beberapa molekul menguap, dan yang lainnya molekul yang tersisa terurai secara termal dan teradsorpsi pada permukaan benda. Ketika fungsi kerja semikonduktor lebih kecil dari afinitas molekul yang teradsorpsi, molekul yang teradsorpsi akan mengambil elektron dari perangkat dan menjadi adsorpsi ion negatif, dan permukaan semikonduktor menimbulkan lapisan muatan.
