Типы сенсоров в газоанализаторах

25.04.2024 г.

Для проведения анализа состава и качества газовой смеси, используется специальный прибор – газоанализатор. Представленное оборудование пользуется популярностью у специалистов, занимающихся изготовлением и обслуживанием различной техники. Но, не исключено его применение в бытовых условиях. В продаже предлагается широкий ассортимент приборов, поэтому, во время выбора, нужно брать во внимание технические характеристики. 

Основным критерием являются типы сенсоров газоанализаторов. Переплачивать за ненужные опции нет смысла, но и в дальнейшем, не хочется докупать дополнительные устройства. Предлагаем подробнее разобраться в отличиях, и определиться, какой вариант будет оптимальным?

 

Термокаталитический 

Классическое решение, встречающееся в большинстве приборов. Суть его работы заключается в проведении определения объема тепла, получаемого при сгорании газов. В конструкции датчика содержится основной и компенсационный элемент. При начале реакции с катализатором, температурный показатель первого возрастает. В результате начинаются изменения. Если говорить про компенсационный элемент, то он стойкий к газам.

Достоинствами представленного датчика являются: линейность выходящих параметров, оперативный отклик, стойкость к изменениям температурного режима и влажности, длительный срок службы. Сенсор представленного типа принято применять для контроля ДВК газов и паров.

 

Термокондуктивный

Суть его работы заключается в проведении определения отличий в показателях теплопроводности. Визуально, представленный сенсор будет напоминать вышеуказанный, по своим конструкционным особенностям. Компенсирующая часть находится в изоляции, а реакция с газом осуществляется на основной. Когда он контактирует с газом, начинается изменение в отдачи тепла. Это провоцирует увеличение температуры.

Достоинствами сенсора будут: стабильные показатели, длительный срок службы, линейные параметры, проведение измерений негорючих газов. Так же, он подойдет для исследования в условиях бескислородного окружения. Этот тип сенсора применяется для изучения повышенных концентраций горючих газов.

 

Полупроводниковый

В таких датчиках используется полупроводник, имеющий напыление в виде оксида металла. При соединении с газом, его сопротивление начинает изменяться. Структура сенсоров предполагает наличие спирали и проводника. С двух сторон трубки находятся контакты ценного металла, необходимые для измерения сопротивления. При фиксировании датчиком газа, начинается окисление, из-за чего, снижается электрическое сопротивление.

Преимуществами такого варианта являются: возможность измерения минимальных концентраций, для которых не подходят другие типы сенсоров газоанализаторов. Так же, стоит отметить: длительную стабильность, стойкость к отравлению. Датчик подойдет для измерения ПДК горючих или опасных газов.

 

Электрохимический

Сенсор представленного типа пользуется популярностью, так как в качестве основы, для измерения применяет электролизный процесс. В датчике устанавливается 3 электрода:

  • Основной – барьер, пропускающий газ, с напыленным катализатором в виде ценного металла;
  • Референсный, интеграционный – монтируются в одной конструкции с электролитом; 

Создаваемое напряжение между электродами, создается благодаря потенциостатической цепи. Когда между ними начинается реакции, появляется ток, соответствующий концентрации газа, взятого для анализа. Достоинствами датчика будут: максимальная точность, отличное воспроизведение полученных результатов. Основной сферой использования будет – проведение измерения ПДК токсических соединений.

 

Гальванический

Интересный тип датчика, разработанный на основании классического аккумулятора. Его конструкция предусматривает наличие катода, сделанного из ценного металла. Так же, в нее входит анод, находящийся в электролите. Завершающим элементом является мембрана, использующая для разделительной функции, и прикрепляющаяся к одной из сторон катода.

Кислород, проникает сквозь мембрану, и начинает восстанавливаться на катоде, а на проволоке – проходит процесс окисления. Ток, появляющийся во время этого, образует напряжение, а соответствующий концентрации кислорода, и отправляется на выход. К преимуществам сенсора можно отнести:

  • Длительный срок службы;
  • Простоту;
  • Отсутствие необходимости во внешнем питании;
  • Оперативный отклик;
  • Стойкость к изменениям температурного режима, влажности, что обеспечивает точность полученных показателей;

Основная сфера его использования – подсчет минимальной концентрации газов в окружении. 

 

Инфракрасный (оптический)

Свойством многих газов является возможность поглощения инфракрасного излучения, что усложняет процесс их измерения. Нужно понимать, что каждый из них обладает собственным спектром. Между ними находится оптика, измерительный блок. Когда газ попадает в него, то начинается поглощение небольшого количества ИК-света. В это время, датчик проводит регистрацию уменьшения интенсивности имеющегося луча, и на основании калибровки, предоставляет выходной сигнал.

К преимуществам сенсора этого типа относят: оперативный отклик, стабильность при проведении анализа окружения, исключение эффекта старения. Подобные типы сенсоров газоанализаторов применяются для анализа ДВК горячих смесей и паров. Так же, они подойдут для измерения концентраций от 0% до 100%.

 

Интерферометрический 

В основе функциональности сенсора находится принцип интерферометрии, при использовании которого, проводится измерение показателя рефракции частиц газа. Основными составляющими датчика являются: световой источник, система оптики зеркал, линз. В качестве дополнения используется призма и элемент, не имеющий стойкости к свету. Он делится специальным зеркалом на 2 луча, после чего, отражается. 

Первый луч перемещается по кругу, через дополнительную камеру с газом, а второй – через камеру с референсным газом. После, оба луча соединяются в средней точке, и проходя мимо нее, создают на датчике изображение интерференции. Оно смещается в отношении к разнице в показателе рефракции между газами. Датчик начинает контролировать сдвиг, чтобы получить уровень рефракции, и превращает его в концентрацию газа. Такой способ имеет широкое распространение в промышленности, так как обеспечивает максимальную точность.

К преимуществам сенсора можно отнести: минимальное отклонение результатов, длительную стабильность, оперативный отклик, стойкость к изменениям температурного режима. Основной сферой применения будет: анализ концентрирования горючего газа, а также, его калорийности.

 

Фотоионизационный (ФИД)

Суть его функционирования разработана на ионизации анализируемого газа, что осуществляется при влиянии ультрафиолета. При такой комбинации, появляется ток. Когда газ оказывается в ионизационной камере, начинается УФ-излучение, из-за чего, количество электронов в газе снижается, производя катионы. По законам, электроны с катионами начинают совмещаться с катодом, анодом. Из-за этого, появляется электричество, объем которого соответствует количеству газа.

Для выполнения ионизации, нужно использовать фотоны, имеющие показатель энергии больше, чем у газа. По этой причине, ФИД применяет УФ-лампы с нужным показателем энергии. Они отличаются по материалу изготовления и наполнению, что требуется брать во внимание. К преимуществам сенсора относят: возможность проведения анализа минимальной концентрации, разнообразие веществ, которые можно измерить. Областью применения будет: изучение малых частиц летучих органических веществ.

 

Пиролитический

Представленный вид сенсора работает на принципе пиролиза проверяемого газа, при котором создается оксид. Измерение его частиц осуществляется с использованием датчика. К его преимуществам относят: четкость показаний, оперативность отклика, стойкость к негативным факторам окружения. Конструктивно, датчик предусматривает нагревательную деталь и сенсор частиц.
Газ, который изучается, изменяется при влиянии температуры, запуская процесс окисления. Он оказывается в камере, где происходит ионизированные кислорода. Такие типы сенсоров газоанализаторов востребованы.

Автор материала:
Зубарев Алексей Сергеевич автор фото
Зубарев Алексей Сергеевич
Доцент кафедры МТ-7 “Технологии сварки и диагностики” МГТУ ИМ. Н.Э. Баумана
Подробнее


Задать вопрос

Читайте также

Тепловизор: принцип работы, применение и виды

О тепловизорах: принцип работы, характеристики, применение и виды. Тепловизор – оборудование, используемое для измерения температуры объектов. Благодаря техническим особенностям, сфера применения устройств достаточно широка. В зависимости от того, для чего он требуется, подбирается соответствующая модель.

Какой пирометр выбрать?

О выборе пирометра: виды, где применяются, что учесть при выборе, типы лазеров. Устройство может применяться не только в промышленной сфере, но и в бытовых условиях. Прежде, чем сделать покупку нужно определиться, для каких целей требуется прибор.

Акустико-эмиссионный метод контроля: что это?

Об акустико-эмиссионном методе контроля: выявляемые дефекты, порядок применения и оценка результатов, преимущества. В основе метода находятся распространяющиеся упругие колебания. Они создаются при деформации разных типов материала. Этот способ проверки направлен на поиск уязвимых мест.



Наши новости
Все новости
Нам исполнилось 7 лет!
Сегодня у нас особенный день - нам 7 лет!
Поздравляем с днем метрологии!
Пусть всегда Ваши измерения будут точными!
С новым 2023 годом!!!!
Поздравляем с новым годом и рождеством!
Участие в фестивале «Строй-Герой» 2022
Компания А3 Инжиниринг приняла участие в фестивале «Строй-Герой» 2022