دتکتور گاز چیست؟

دتکتور گاز از طریق فناوری های مختلف، غلظت گازهای خاصی را در هوا اندازه گیری کرده و نشان می دهد. آشکارسازهای گاز اغلب برای حفظ ایمنی و جلوگیری از قرار گرفتن در معرض مواد سمی و آتش سوزی، با باتری کار می کنند. در این سری از مقالات برنا پایش قصد داریم بیشتر با دتکتور گاز آشنا شویم همراه ما باشید.

دتکتور گاز چیست و چگونه کار میکند ؟

دتکتور گاز به عنوان واحدهای قابل حمل یا ثابت ساخته می شود، و با نشان دادن مقادیر بالای گازها از طریق مجموعه ای از شاخص های قابل شنیدن یا قابل مشاهده مانند آلارم، چراغ یا ترکیبی از سیگنال ها کار می کنند.

در حالی که بسیاری از دتکتورهای گاز قدیمی و استاندارد در اصل برای شناسایی یک گاز ساخته شده اند. اما دستگاه های چند منظوره یا چند گازی مدرن قادر به شناسایی همزمان چندین نوع گاز هستند.
برخی از آشکارسازها به عنوان واحدهای جداگانه برای نظارت بر مناطق کوچک فضای کار مورد استفاده قرارمی گیرند. علاوه بر این، این واحدها را می توان با هم ترکیب یا بهم پیوند داد تا یک سیستم محافظت ایجاد کند.
همانطور که دتکتورهای گاز غلظت گاز مشخصی را اندازه گیری می کنند، پاسخ سنسور به عنوان نقطه یا مقیاس مرجع عمل می کند.

وقتی پاسخ سنسور از یک سطح از پیش تعیین شده مشخص فراتر رود، زنگ هشدار برای هشدار به کاربر فعال می شود. انواع مختلف آشکارساز موجود است. و اکثریت آنها عملکرد یکسانی دارند: نظارت و هشدار نسبت به میزان خطرناک گاز.

تکنولوژی دتکتور گاز

دتکتور ها بر اساس نوع گازی که تشخیص می دهند دسته بندی می شوند:

• قابل احتراق یا سمی
• در این طبقه بندی گسترده، آتها بیشتر با استفاده از فناوری تعریف می شوند
• سنسورهای کاتالیزوری و مادون قرمز، گازهای قابل احتراق و فن آوری های نیمه هادی الکتروشیمیایی و اکسید فلز، به طور کلی گازهای سمی را تشخیص می دهند

اندازه گیری گازهای سمی

حسگرها یا سلول های الکتروشیمیایی معمولا در تشخیص گازهای سمی مانند مونوکسیدکربن، کلر و اکسیدهای ازت استفاده می شوند. هنگام شناسایی گاز از طریق سیگنال های الکترود عمل می کنند.

به طور کلی، این نوع ردیاب ها بسیار حساس هستند و از طریق جریان های الکتریکی، سیگنال های هشدار دهنده می دهند. سازندگان، این ردیاب ها را با نمایشگر دیجیتال تولید می کنند. معمولا در ساخت این آشکارساز الکتروشیمیایی، یک هادی یونی بین یک الکترود سنجش و یک الکترود شمارنده قرار می گیرد.

نحوه اندازه گیری

هنگامی که گازی مانند مونوکسیدکربن با الکترود سنجش تماس پیدا می کند، گاز در هوا از طریق واکنش شیمیایی با مولکول های آب اکسید میشود. در این واکنش، پروتون های هیدروژن از طریق هادی یونی به الکترود شمارنده جریان می یابند در حالیکه الکترون ها از طریق یک مسیر رسانا به سمت آن جریان می یابند. این جریان برای تعیین سطح گاز سمی موجود اندازه گیری میشود.

نیمه هادی های اکسید فلز یا MOS، برای تشخیص گازهای سمی(معمولا مونوکسید کربن) استفاده می شوند. و از طریق یک فیلم حساس به گاز که از اکسید های قلع یا تنگستن تشکیل شده است، کار می کنند. این الکترون با گرم شدن در دمای بالا، الکترون های آزاد تولید میکند که به راحتی از طریق مواد جریان می یابند و جریان تولید میکنند.

در حضور هوا، این الکترونهای آزاد با اکسیژن موجود در جو ترکیب شده و تعداد الکترونهای آزاد موجود را که از طریق ماده حسگر عبور میکنند محدود میکنند. از آنجا که هوا توسط گاز دیگری مانند مونوکسید کربن جابجا می شود، مولکول های اکسیژن کمتری با الکترون های آزاد ترکیب شده و باعث جریان بیشتر الکترون، از طریق ماده سنجش می شوند.

هرچه مولکول اکسیژن کمتری وجود داشته باشد، شدت جریان بیشتر خواهد بود.مقاومت سنسور با میزان کاهش گاز در جو ارتباط دارد.

 

آشکارساز های MQ

برخی از سنسورهای اکسید فلز که به آشکارسازهای MQ معروف هستند، در مجموعه ای از دستگاه ها موجود هستند. به عنوان مثال سنسورهای MQ2 متان و بوتان را تشخیص می دهند. سنسورهای MQ138 بنزن و تولوئن را تشخیص می دهند.
لیست جزئی سنسورهای سری MQ شامل موارد زیر است:

• MQ2 Methane, Butane, LPG, Smoke
• MQ3 Alcohol, Ethanol, Smoke
• MQ4 Methane, CNG
• MQ5 Natural gas, LPG
• MQ6 LPG, Butane
• MQ7 Carbon Monoxide
• MQ8 Hydrogen gas

بیشتر سنسورهای MQ به صورت سنسورهای برهنه یا به صورت ماژول در دسترس هستند. ماژول ها شامل مقایسه کننده های آمپر و پین های خروجی دیجیتال هستند تا نشانه ای از وجود گازرا ارائه دهد. در صورت نیاز به اندازه گیری کمی مقدار گاز (در ppm)، سنسور برهنه در کنار میکروکنترلر استفاده می شود.

اندازه گیری گازهای قابل احتراق

سنسورهای کاتالیستی تعداد زیادی دستگاه ردیاب گاز را نشان می دهند که امروزه تولید می شوند. این فناوری برای شناسایی گازهای قابل احتراق از جمله هیدروکربن ها استفاده می شود. و از طریق اکسیداسیون کاتالیزور کار می کند. سنسورهای این نوع ردیاب ها به طور معمول از یک سیم پیچ پلاتینی که به عنوان عنصر ردیاب عمل می کند، ساخته می شوند. علاوه بر این، سیم دوم به عنوان یک عنصر جبران کننده عمل می کند.

با تماس گاز قابل احتراق با سطح کاتالیزوری، اکسید شده و مقاومت سیم کشی در اثر حرارت افزایش می یابد. هیچ تغییری در مقاومت عنصر جبران کننده در حضور گاز قابل احتراق رخ نمی دهد. این در خدمت جبران تغییرات در شرایط محیطی است. از مدار پل به طور معمول برای نشان دادن تغییر مقاومت استفاده می شود.

از آنجا که این سنسورها برای احتراق گاز به سطح مشخصی از اکسیژن موجود نیاز دارند ، در جوهای کم یا اکسیژن کم کار نخواهند کرد.

پیشنهاد میشود بخوانید: انواع دتکتور گاز

حسگرهای مادون قرمز

حسگرها یا ردیاب های مادون قرمز از طریق سیستم فرستنده ها و گیرنده ها برای تشخیص گازهای قابل احتراق، به ویژه بخارات هیدروکربن کار می کنند. به طور معمول، فرستنده ها منبع نور و گیرنده ها ردیاب نور هستند. اگر گازی در مسیر نوری وجود داشته باشد، انتقال نور بین فرستنده و گیرنده تداخل ایجاد می کند. حالت تغییر یافته نور تعیین می کند که آیا گازی وجود دارد و در صورت وجود داشتن چه نوع گازی است.

نحوه عملکرد حسگرهای مادون قرمز

به طور خاص ردیاب های مادون قرمز غیر پراکنده نامیده می شوند. این سیستم ها اغلب دارای دو ردیاب و دو فیلتر نوری با طول موج های مختلف هستند. که در مقابل هر ردیاب قرار گرفته اند. یک فیلتر تنظیم شده و در معرض گاز هدف قرار می گیرد. در حالی که فیلتر دیگر در معرض دید قرار نمی گیرد و به عنوان مرجع عمل می کند.

جذب نور IR در طول موج گاز هدف اتفاق میافتد. و باعث می شود این آشکارسازها کاملاً خاصیت گازی داشته باشند. مزیت دیگر این است که این ردیاب ها حتی پس از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض گاز هدف حساسیت خود را نسبت به این‌گاز از دست نمی دهند. اینها واحدهایی هستند که منابع نقطه ای (برد کوتاه) و منابع مسیر باز (دور برد) را کنترل می کنند.

آشکارساز PID

روش دیگر آشکارسازی فوتونیزاسیون یا PID است. که برای تشخیص وجود ترکیبات آلی فرار مانند کتون و مواد معطر استفاده می شود. آشکارسازهای PID از نور ماورا بنفش پرانرژی برای یونیزه کردن گاز استفاده می کنند که جریان متناسب با مقدار VOC موجود در جو را ایجاد می کند.

کاربردهای متداول ردیاب گاز

اگرچه کاربرد اساسی آشکارسازها تامین ایمنی در خانه و تجارت هستند. اما در صنایع صنعتی متعددی نیز به کار می روند. ردیاب های گاز در مغازه های جوشکاری برای شناسایی مواد قابل اشتعال و مواد سمی و در نیروگاه های هسته ای، برای تشخیص مواد قابل احتراق استفاده می شوند. همچنین معمولاً برای شناسایی بخارات خطرناک در تصفیه خانه های فاضلاب استفاده می شود.

ردیاب های گاز در فضاهای محدودی که اشتغال مداوم کارمندان وجود ندارد بسیار کارآمد هستند. چنین فضاهایی شامل مخازن، گودال ها، شناورها و سطل های ذخیره سازی است. آشکارسازها همچنین ممکن است در محلی برای شناسایی سموم قبل از ورود سرنشین قرار گیرند.

طول عمر دتکتور گاز

اگرچه دتکتور گاز به طور کلی یک فناوری قابل اعتماد است. اما برخی از مدل ها فقط می توانند تا پنج سال دوام بیاورند. عملکرد مناسب آنها معمولاً به نگهداری کاربر، بازرسی باتری و کالیبراسیون بستگی دارد.

کالیبراسیون یک روش ایمنی است که برای اطمینان از اندازه گیری سطح صحیح گاز توسط آشکارسازها انجام می شود.

علاوه بر این، طول عمر آشکارسازهای گاز نیز اغلب به میزان بخارهای گازی که در معرض آنها هستند بستگی دارد. حسگرهای آلوده ممکن است سطح گازهای خطرناک را ثبت نکنند، به همین دلیل کالیبراسیون مکرر ضروری است.