cảm biến điển hình được tìm thấy trong máy dò khí
Phần cốt lõi của máy dò khí là cảm biến khí, cảm biến này thay đổi tùy theo các nguyên tắc phát hiện khí khác nhau. Các cảm biến khí phổ biến bao gồm: cảm biến quang điện PID, cảm biến hồng ngoại, cảm biến điện hóa, cảm biến đốt xúc tác và cảm biến bán dẫn. Sau đây Công nghệ Honey Iger sẽ giới thiệu chi tiết tới bạn nguyên lý hoạt động cũng như ưu nhược điểm của từng loại cảm biến.
1. Nguyên lý hồng ngoại của máy dò khí
Nguyên tắc: Cảm biến NDIR nguyên lý hồng ngoại phi phổ dựa trên định luật hấp thụ hồng ngoại Beer-Lambert, nghĩa là các loại khí khác nhau hấp thụ ánh sáng có bước sóng cụ thể và cường độ hấp thụ tỷ lệ thuận với nồng độ của khí để đạt được khả năng phát hiện. Nó sử dụng một bộ lọc để chia ánh sáng hồng ngoại thành một dải quang phổ nhỏ cần thiết và khí được phát hiện sẽ hấp thụ các vạch quang phổ của dải nhỏ này.
Ưu điểm: độ tin cậy cao, độ chọn lọc tốt, độ chính xác cao, không độc hại, ít nhiễu từ môi trường, tuổi thọ cao và không phụ thuộc vào oxy.
Nhược điểm: Bị ảnh hưởng lớn bởi độ ẩm và các loại khí phát hiện bị hạn chế. Hiện nay, nó chủ yếu được sử dụng trong metan, carbon dioxide, carbon monoxide, sulfur hexafluoride, sulfur dioxide, hydrocarbon và các loại khí khác.
2. Nguyên lý bán dẫn của máy dò khí
Nguyên tắc: Cảm biến khí bán dẫn được chế tạo bằng cách sử dụng một số vật liệu bán dẫn oxit kim loại và ở nhiệt độ nhất định, điện trở thay đổi theo thành phần của khí xung quanh. Ví dụ, cảm biến cồn hoạt động dựa trên nguyên lý khi thiếc dioxide gặp khí cồn ở nhiệt độ cao thì điện trở sẽ giảm mạnh.
Ưu điểm: Nó có ưu điểm là chi phí thấp, sản xuất đơn giản, độ nhạy cao, phản ứng nhanh, tuổi thọ cao, độ nhạy độ ẩm thấp và mạch đơn giản.
Nhược điểm: độ ổn định kém, bị ảnh hưởng nhiều bởi môi trường, đặc biệt là độ chọn lọc của mỗi cảm biến không phải là duy nhất và không thể xác định được các thông số đầu ra. Vì vậy, nó không phù hợp để sử dụng ở những nơi cần đo lường chính xác và chủ yếu được sử dụng cho mục đích dân dụng.
3. Nguyên lý đốt xúc tác của máy dò khí
Nguyên tắc: Cảm biến đốt xúc tác là chuẩn bị lớp xúc tác chịu nhiệt độ cao trên bề mặt điện trở bạch kim. Ở nhiệt độ nhất định, khí dễ cháy được xúc tác đốt cháy trên bề mặt. Sự đốt cháy làm cho nhiệt độ của điện trở bạch kim tăng lên và điện trở thay đổi. Giá trị thay đổi là hàm của nồng độ khí dễ cháy.
Ưu điểm: Cảm biến khí đốt xúc tác phát hiện có chọn lọc các khí dễ cháy: cảm biến không phản ứng với bất kỳ thứ gì không thể cháy được. Phản ứng nhanh, tuổi thọ cao, ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ ẩm và áp suất. Đầu ra của cảm biến có liên quan trực tiếp đến nguy cơ cháy nổ của môi trường và nó là loại cảm biến chiếm ưu thế trong lĩnh vực phát hiện an toàn.
Nhược điểm: Trong phạm vi các loại khí dễ cháy, không có tính chọn lọc. Cảm biến dễ bị nhiễm độc và hầu hết các hơi hữu cơ nguyên tố đều có tác dụng gây nhiễm độc cho cảm biến.
Lưu ý: Việc thực hiện phát hiện quá trình đốt cháy có xúc tác là có điều kiện. Phải đảm bảo rằng môi trường phát hiện có đủ oxy. Trong môi trường không có oxy, phương pháp phát hiện này có thể không phát hiện được bất kỳ loại khí dễ cháy nào. Một số hợp chất có chứa chì (đặc biệt là chì tetraethyl), hợp chất lưu huỳnh, silicon, hợp chất phốt pho, hydro sunfua và hydrocacbon halogen hóa có thể gây độc hoặc ức chế cảm biến.
4. Nguyên lý PID của máy dò khí
Nguyên tắc: PID bao gồm nguồn ánh sáng cực tím và buồng ion và các bộ phận chính khác. Trong buồng ion có các điện cực dương và âm tạo thành điện trường. Khí cần đo được ion hóa dưới sự chiếu xạ của đèn cực tím để tạo ra các ion dương và âm, đồng thời hình thành dòng điện giữa các điện cực. Khuếch đại tín hiệu đầu ra
Ưu điểm: độ nhạy cao, không có vấn đề ngộ độc.
Nhược điểm: không chọn lọc, bị ảnh hưởng nhiều bởi độ ẩm, tuổi thọ của đèn UV ngắn, đắt tiền.
5. Nguyên lý điện hóa của máy dò khí
Nguyên tắc: Nó hoạt động bằng cách cho chất điện phân bên trong cảm biến phản ứng với khí mục tiêu và tạo ra tín hiệu điện tỷ lệ với nồng độ khí.
Ưu điểm: dải nhiệt độ hoạt động rộng, nhiều dải đo, độ nhạy cao, đầu ra tuyến tính, độ chọn lọc tốt
Nhược điểm: tuổi thọ ngắn, thời gian bảo quản hạn chế, tuổi thọ ngắn trong môi trường khí cực kỳ khô hoặc nồng độ cao, không đặc hiệu, dễ bị nhiễu, độ ẩm ảnh hưởng đến độ chính xác.
LƯU Ý: Hầu hết các cảm biến khí độc đều cần một lượng nhỏ oxy để hoạt động bình thường. Có một lỗ thông hơi ở mặt sau của cảm biến cho mục đích này. Độ ẩm cao và hạn hán cao sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của cảm biến. Sự thay đổi áp suất tạm thời có thể tạo ra đầu ra cảm biến nhất thời và cũng có thể đạt đến trạng thái cảnh báo sai.
