Giải thích chi tiết nguyên lý phát hiện của máy dò khí
Máy dò khí là một thiết bị được thiết kế đặc biệt để phát hiện nồng độ an toàn của khí. Nguyên lý làm việc của nó chủ yếu liên quan đến việc chuyển đổi các tín hiệu vật lý hoặc hóa học phi điện được thu thập bởi cảm biến khí thành tín hiệu điện, sau đó chỉnh lưu và lọc các tín hiệu điện trên thông qua các mạch bên ngoài. Các tín hiệu đã xử lý sau đó được điều khiển bởi các mô-đun tương ứng để đạt được khả năng phát hiện khí. Tuy nhiên, cốt lõi của máy dò khí là thành phần cảm biến tích hợp, giúp phân biệt nguyên tắc công nghệ phát hiện dựa trên các loại khí khác nhau được phát hiện. Nguyên tắc của nó chủ yếu được chia thành sáu loại sau:
1) Nguyên lý đốt xúc tác:
Cảm biến đốt xúc tác sử dụng nguyên lý hiệu ứng nhiệt của quá trình đốt cháy xúc tác, bao gồm một cầu đo được hình thành bằng cách ghép nối các phần tử phát hiện và phần tử bù. Trong các điều kiện nhiệt độ nhất định, khí cháy sẽ trải qua quá trình đốt cháy không ngọn lửa trên bề mặt chất mang phần tử phát hiện và dưới tác dụng của chất xúc tác. Nhiệt độ chất mang tăng lên và điện trở dây bạch kim bên trong nó cũng tăng theo, khiến cầu cân bằng mất cân bằng và phát ra tín hiệu điện tỷ lệ thuận với nồng độ khí cháy. Bằng cách đo mức độ thay đổi điện trở của dây bạch kim, nồng độ của khí dễ cháy có thể được xác định.
Chủ yếu được sử dụng để phát hiện các loại khí dễ cháy, với độ tuyến tính tín hiệu đầu ra tốt, chỉ số đáng tin cậy, giá cả phải chăng và không bị lây nhiễm chéo với các loại khí không cháy khác.
2) Nguyên lý hồng ngoại:
Một cảm biến hồng ngoại liên tục truyền khí cần đo qua một thùng chứa có chiều dài và thể tích nhất định, đồng thời phát ra một chùm tia hồng ngoại từ một trong hai mặt cuối trong suốt của thùng chứa. Khi bước sóng của cảm biến hồng ngoại trùng với phổ hấp thụ của khí đo được, năng lượng hồng ngoại được hấp thụ và sự suy giảm cường độ của ánh sáng hồng ngoại truyền qua khí đo được đáp ứng định luật Lambert Beer. Nồng độ khí càng cao thì độ suy giảm ánh sáng càng lớn. Tại thời điểm này, sự hấp thụ ánh sáng hồng ngoại tỷ lệ thuận với nồng độ của vật liệu hấp thụ và do đó nồng độ khí có thể được đo bằng cách đo độ suy giảm ánh sáng hồng ngoại của khí.
Tuổi thọ dài (tuổi thọ sử dụng từ 3 đến 5 năm), độ nhạy cao, độ ổn định tốt và không có độc tính, ít bị nhiễu từ môi trường và không phụ thuộc vào oxy. Cảm biến khí hồng ngoại có độ nhạy giám sát cao và có thể phân biệt chính xác ngay cả lượng nhỏ PPB hoặc nồng độ thấp của khí cấp PPM. Phạm vi đo rộng và nói chung nó có thể phân tích khí VOL 100% nồng độ cao, cũng như phân tích phân tích nồng độ thấp ở mức 1ppb.
3) Nguyên lý điện hóa:
Cảm biến điện hóa thường bao gồm ba phần: điện cực, chất điện phân và điện cực bán dẫn, là thành phần cốt lõi của cảm biến. Chúng được làm bằng kim loại hoặc vật liệu bán dẫn và có thể phản ứng hóa học với các phân tử khí. Chất điện phân là chất lỏng dẫn điện có thể kết nối các điện cực với chất bán dẫn để tạo thành một mạch hoàn chỉnh. Chất bán dẫn là một vật liệu đặc biệt có thể chuyển đổi tín hiệu dòng điện giữa điện cực và chất điện phân thành tín hiệu số, từ đó đạt được khả năng phát hiện nồng độ khí.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến khí điện hóa dựa trên phản ứng oxi hóa khử. Khi các phân tử khí tiếp xúc với bề mặt điện cực, chúng sẽ trải qua phản ứng oxy hóa khử, tạo ra tín hiệu dòng điện. Tín hiệu dòng điện này có thể được truyền đến chất bán dẫn thông qua chất điện phân và sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu số. Kích thước của tín hiệu số tỷ lệ thuận với nồng độ khí, do đó nồng độ khí có thể được xác định bằng cách đo kích thước của tín hiệu số.
Chủ yếu được sử dụng để phát hiện khí độc, có độ nhạy cao, tốc độ phản ứng nhanh, độ tin cậy tốt và tuổi thọ dài. Nó có thể phát hiện các loại khí khác nhau, chẳng hạn như carbon monoxide, carbon dioxide, oxy, nitơ, v.v. Nó có ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, chăm sóc sức khỏe, bảo vệ môi trường và các lĩnh vực khác.
4) Nguyên lý quang hóa PID:
Nguyên lý của PID là các khí hữu cơ sẽ bị ion hóa dưới sự kích thích của nguồn sáng UV. PID sử dụng đèn UV (tia cực tím) và chất hữu cơ bị ion hóa dưới sự kích thích của đèn UV. Các "mảnh" bị ion hóa mang điện tích dương và âm, tạo ra dòng điện giữa hai điện cực. Máy dò khuếch đại dòng điện và hiển thị nồng độ khí VOC thông qua các dụng cụ và thiết bị.
Chủ yếu được sử dụng để giám sát ngành lọc dầu, xử lý khẩn cấp rò rỉ hóa chất nguy hiểm, xác định khu vực rò rỉ nguy hiểm, giám sát an toàn các trạm chứa dầu và giám sát hiệu quả lọc chất hữu cơ.
5) Nguyên lý dẫn nhiệt:
Việc phân tích nồng độ của khí đo được chủ yếu đạt được bằng cách đo sự thay đổi độ dẫn nhiệt của khí hỗn hợp. Thông thường, sự khác biệt về độ dẫn nhiệt của cảm biến khí được chuyển thành sự thay đổi điện trở thông qua mạch điện. Phương pháp phát hiện truyền thống là gửi khí cần kiểm tra vào buồng khí, trong đó tâm của buồng khí là một bộ phận nhạy nhiệt, chẳng hạn như điện trở nhiệt, dây bạch kim hoặc dây vonfram. Khi đun nóng đến một nhiệt độ nhất định, sự thay đổi độ dẫn nhiệt của khí hỗn hợp được chuyển thành sự thay đổi điện trở của phần tử nhạy nhiệt. Sự thay đổi giá trị điện trở tương đối dễ đo chính xác.
6) Nguyên lý bán dẫn:
Cảm biến khí bán dẫn được chế tạo bằng cách sử dụng phản ứng oxy hóa khử của khí trên bề mặt chất bán dẫn để gây ra sự thay đổi giá trị điện trở của các thành phần nhạy cảm. Khi một thiết bị bán dẫn được làm nóng đến trạng thái ổn định và được hấp phụ khi tiếp xúc với khí với bề mặt bán dẫn, trước tiên các phân tử bị hấp phụ sẽ khuếch tán tự do trên bề mặt vật thể, mất động năng. Một số phân tử bị bay hơi, trong khi các phân tử còn lại trải qua quá trình phân hủy nhiệt và hấp phụ trên bề mặt vật thể. Khi công năng của chất bán dẫn nhỏ hơn ái lực của phân tử bị hấp phụ thì phân tử bị hấp phụ sẽ lấy electron ra khỏi thiết bị và trở thành chất hấp phụ ion âm, tạo thành một lớp điện tích trên bề mặt chất bán dẫn.
