Nguyên lý hoạt động của máy dò khí hồng ngoại
Máy dò khí hồng ngoại là thiết bị phát hiện khí được sử dụng phổ biến để phát hiện khí bằng cách đo đặc tính hấp thụ của khí mục tiêu trong dải phổ hồng ngoại. Máy dò khí hồng ngoại có ưu điểm là độ chính xác cao, phản ứng nhanh, ổn định tốt và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực giám sát công nghiệp và môi trường.
Nguyên lý làm việc của máy dò khí hồng ngoại có thể tóm tắt như sau: nguồn sáng hồng ngoại tạo ra chùm tia hồng ngoại, được phát hiện bằng cách truyền khí đo được trong buồng khí, sau đó đi qua bộ lọc hồng ngoại để đến máy dò hồng ngoại. Máy dò hồng ngoại chuyển đổi tín hiệu ánh sáng hồng ngoại nhận được thành tín hiệu điện liên quan đến nồng độ của khí đo được, sau đó khuếch đại và xử lý tín hiệu để cuối cùng hiển thị hoặc xuất ra giá trị nồng độ.
Trong máy dò khí hồng ngoại, nguồn sáng hồng ngoại là thành phần quan trọng. Các nguồn ánh sáng hồng ngoại thường được sử dụng bao gồm loại bức xạ nhiệt và loại bán dẫn. Các nguồn ánh sáng hồng ngoại bức xạ nhiệt thường sử dụng các vật liệu như dây đốt nóng, bộ phát hoặc cacbua silic để phát ra bức xạ hồng ngoại thông qua quá trình gia nhiệt điện trở. Nguồn ánh sáng hồng ngoại bán dẫn thường sử dụng điốt phát quang-ánh sáng hồng ngoại (đèn LED hồng ngoại) làm nguồn sáng, có ưu điểm là tiêu thụ điện năng thấp và tuổi thọ dài.
Chức năng của bộ lọc hồng ngoại là truyền ánh sáng hồng ngoại có chọn lọc đồng thời chặn ánh sáng từ các bước sóng khác. Theo đặc điểm và yêu cầu phát hiện của khí được thử nghiệm, có thể chọn các bước sóng khác nhau của bộ lọc hồng ngoại. Đầu dò hồng ngoại được sử dụng để thu ánh sáng hồng ngoại truyền qua các bộ lọc và chuyển đổi tín hiệu ánh sáng hồng ngoại thành tín hiệu điện để xử lý tiếp theo. Có hai loại máy dò hồng ngoại thường được sử dụng: quang dẫn và nhiệt điện. Máy dò hồng ngoại quang dẫn thường sử dụng các vật liệu như HgCdTe để chuyển đổi tín hiệu ánh sáng hồng ngoại thông qua hiệu ứng quang điện. Máy dò hồng ngoại nhiệt điện đạt được sự chuyển đổi tín hiệu bằng cách đo sự thay đổi nhiệt độ do tín hiệu ánh sáng hồng ngoại tạo ra.
Khi sử dụng máy dò khí hồng ngoại, bước đầu tiên là xác nhận đặc tính hấp thụ của khí đo được đối với tia hồng ngoại. Mức độ hấp thụ các bước sóng cụ thể của ánh sáng hồng ngoại khác nhau giữa các loại khí khác nhau, vì vậy việc lựa chọn các bộ lọc và máy dò thích hợp là rất quan trọng. Thứ hai, cần hiệu chỉnh máy dò khí hồng ngoại theo loại khí đo tương ứng. Trong quá trình hiệu chuẩn, cần cung cấp mẫu khí có nồng độ đã biết và điều chỉnh độ nhạy, phạm vi của thiết bị dựa trên tín hiệu do mẫu tạo ra để đảm bảo độ chính xác của kết quả phát hiện.
Trong ứng dụng thực tế, máy dò khí hồng ngoại thường được trang bị màn hình LCD hoặc giao diện kỹ thuật số để hiển thị trực quan kết quả đo. Đồng thời, dữ liệu còn có thể được xuất ra hệ thống xử lý dữ liệu để ghi nhận và phân tích bằng cách kết nối với máy tính hoặc thiết bị thu thập dữ liệu. Ngoài ra, một số máy dò khí hồng ngoại tiên tiến còn có thể được trang bị thiết bị báo động. Khi phát hiện nồng độ gas bất thường sẽ đưa ra cảnh báo kịp thời để đảm bảo an toàn.
