Jenis sensor gas dan aplikasinya dalam peralatan deteksi dan pemantauan gas
Dengan berkembangnya industri petrokimia, jenis dan cakupan penggunaan gas yang mudah terbakar, mudah meledak, dan beracun telah meningkat. Jika gas-gas ini bocor selama produksi, transportasi, dan penggunaan, maka akan menyebabkan kecelakaan keracunan, kebakaran, dan bahkan ledakan, yang sangat membahayakan nyawa manusia dan keselamatan properti. Karena difusibilitas gas itu sendiri, setelah terjadi kebocoran, gas akan berdifusi di sepanjang permukaan tanah di bawah pengaruh gaya angin eksternal dan gradien konsentrasi internal, membentuk ledakan pembakaran atau zona bahaya beracun di lokasi kecelakaan, dan memperluas area tersebut. area berbahaya.
Ketika terjadi kecelakaan kebocoran gas, tindakan yang tepat harus diambil sesegera mungkin untuk meminimalkan kerugian akibat kecelakaan. Deteksi kandungan gas tertentu di udara secara tepat waktu dan andal, tindakan perbaikan yang tepat waktu dan efektif, serta metode pembuangan yang benar untuk mengurangi kecelakaan akibat kebocoran merupakan kondisi yang diperlukan untuk menghindari harta benda dan korban jiwa yang besar. Hal ini menimbulkan persyaratan yang lebih tinggi untuk peralatan deteksi dan pemantauan gas. Sebagai detektor gas yang penting, sensor gas telah banyak dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir. Perkembangan sensor gas membuat penerapannya semakin luas.
Ikhtisar Sensor Gas
Negara-negara asing mulai meneliti dan mengembangkan sensor gas pada tahun 1930-an. Di masa lalu, sensor gas terutama digunakan untuk mendeteksi dan alarm gas batubara, gas minyak cair, gas alam, dan gas di tambang. Saat ini, jenis gas yang perlu dideteksi telah berkembang dari gas pereduksi yang semula (H2, C4H10, CH4) menjadi gas beracun (CO, NO2, H2S, NO, NH3, PH3).
Ada banyak jenis sensor gas. Menurut berbagai bahan penginderaan gas dan karakteristik penginderaan gas yang digunakan, bahan ini dapat dibagi menjadi tipe semikonduktor, tipe elektrolit padat, tipe elektrokimia, tipe pembakaran kontak, tipe polimer, dll.
Sensor gas semikonduktor
Sensor ini terutama menggunakan bahan semikonduktor yang peka terhadap gas. Sejak sensor gas oksida logam semikonduktor keluar pada tahun 1962, sensor ini telah banyak digunakan karena keunggulan sensitivitasnya yang tinggi dan respons yang cepat, serta telah menjadi salah satu sensor terbesar dan paling banyak digunakan di dunia. Menurut berbagai cara mendeteksi kuantitas karakteristik penginderaan gas, ini dibagi menjadi dua jenis: tipe resistif dan tipe non-resistif.
Sensor gas semikonduktor resistif bekerja dengan cara mendeteksi perubahan sensor gas dengan kandungan gas. Bahan sensitif gas keramik oksida logam terutama digunakan. Dengan penelitian dan pengembangan material baru seperti oksida logam komposit dan oksida logam campuran dalam beberapa tahun terakhir, karakteristik dan jangkauan aplikasi sensor gas ini telah meningkat pesat. Contoh: Sensor gas WO3 dapat mendeteksi rentang konsentrasi NH3 dari 5ppm hingga 50ppm, sensor gas ZnO-CuO sangat sensitif terhadap 200ppm CO.
Sensor gas semikonduktor non-resistif bekerja berdasarkan prinsip bahwa arus atau tegangan sensor gas berubah seiring dengan kandungan gas. Terutama ada tipe dioda MOS dan tipe dioda persimpangan, dan sensor gas tipe tabung efek medan. Sebagian besar gas pendeteksi adalah gas yang mudah terbakar seperti hidrogen dan silan.
Sensor Gas Elektrolit Padat
Sensor gas elektrolit padat menggunakan bahan penginderaan gas elektrolit padat sebagai elemen penginderaan gas. Prinsipnya adalah bahan yang peka terhadap gas menghasilkan ion ketika melewati gas, sehingga membentuk gaya gerak listrik, dan mengukur gaya gerak listrik untuk mengukur konsentrasi gas. Karena konduktivitas yang tinggi, sensitivitas dan selektivitas yang baik dari sensor ini, sensor ini telah banyak digunakan, dan telah memasuki hampir semua bidang petrokimia, perlindungan lingkungan, pertambangan, dll., nomor dua setelah sensor gas semikonduktor oksida logam. Misalnya YST-Au-WO3 untuk mengukur H2S, NH+4CaCO3 untuk mengukur NH3, dll.
Hubungi sensor gas pembakaran
Ini dapat dibagi menjadi tipe pembakaran kontak langsung dan tipe pembakaran kontak katalitik. Prinsip kerjanya adalah: ketika bahan yang peka terhadap gas diberi energi, gas yang mudah terbakar dioksidasi dan dibakar di bawah aksi katalis, dan panas yang dihasilkan memanaskan kawat pemanas, sehingga mengubah nilai resistansinya, dan mengukur perubahan resistansi. untuk mengukur konsentrasi gas. Sensor ini hanya dapat mengukur gas yang mudah terbakar dan tidak sensitif terhadap gas yang tidak mudah terbakar. Misalnya, sensor yang dibuat dengan melapisi katalis aktif Rh dan Pd pada kawat Pt memiliki karakteristik spektrum luas, yaitu dapat mendeteksi berbagai gas yang mudah terbakar. Sensor gas pembakaran kontak sangat stabil pada suhu sekitar dan dapat mendeteksi sebagian besar gas yang mudah terbakar dengan batas ledakan yang lebih rendah. Ini banyak digunakan dalam pemantauan dan alarm gas yang mudah terbakar di pabrik petrokimia, galangan kapal, terowongan tambang, kamar mandi, dapur, dll.
Sensor gas polimer
Sensor gas yang menggunakan bahan penginderaan gas polimer telah banyak dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir. Ketika material penginderaan gas polimer bertemu dengan gas tertentu, sifat fisiknya seperti resistansi, konstanta dielektrik, kecepatan dan frekuensi rambat gelombang akustik permukaan material, serta berat material akan berubah. Terutama terdapat polimer ftalosianin, film LB, fenilsianin asetilena, asam polivinil alkohol-fosfat, poliisobutilena, aminoundesil silan, dll. Bahan penginderaan gas polimer memainkan peran penting dalam mendeteksi gas beracun dan kesegaran makanan karena kemudahan pengoperasiannya, proses sederhana, selektivitas yang baik pada suhu kamar, harga murah, dan kombinasi mudah dengan sensor struktur mikro dan perangkat gelombang akustik permukaan. Menurut sifat penginderaan gas dari bahan yang digunakan, jenis sensor ini dapat dibagi menjadi: sensor gas resistif polimer yang mengukur konsentrasi gas dengan mengukur resistansi bahan penginderaan gas; sensor gas jenis baterai konsentrasi yang mengukur gaya gerak listrik untuk menentukan konsentrasi gas dengan membentuk sel konsentrasi ketika bahan penginderaan gas menyerap gas; sensor gas gelombang akustik permukaan yang dibuat berdasarkan prinsip bahwa kecepatan rambat atau frekuensi gelombang suara pada permukaan material berubah setelah polimer penginderaan gas menyerap gas; Sensor gas polimer memiliki sensitivitas tinggi terhadap molekul gas tertentu, selektivitas yang baik, struktur sederhana, dapat digunakan pada suhu normal, dan dapat melengkapi kekurangan sensor gas lainnya.
