Gaz dedektörlerinin algılama prensibini ayrıntılı olarak açıklayın
Gaz dedektörü, gazların güvenli konsantrasyonunu tespit etmek için özel olarak tasarlanmış bir araçtır. Çalışma prensibi esas olarak, gaz sensörleri tarafından toplanan fiziksel veya kimyasal elektriksel olmayan sinyallerin elektrik sinyallerine dönüştürülmesini ve daha sonra yukarıdaki elektrik sinyallerinin harici devreler aracılığıyla doğrultulmasını ve filtrelenmesini içerir. İşlenen sinyaller daha sonra gaz algılamayı sağlamak için ilgili modüller tarafından kontrol edilir. Bununla birlikte, bir gaz dedektörünün çekirdeği, tespit edilen farklı gazlara dayalı olarak tespit teknolojisi ilkelerini birbirinden ayıran yerleşik bir sensör bileşenidir. İlkeleri temel olarak aşağıdaki altı kategoriye ayrılmıştır:
1) Katalitik yanma prensibi:
Katalitik yanma sensörü, eşleştirilmiş algılama elemanları ve dengeleme elemanlarından oluşan bir ölçüm köprüsünden oluşan, katalitik yanmanın termal etki prensibini kullanır. Belirli sıcaklık koşulları altında, yanıcı gaz, algılama elemanı taşıyıcısının yüzeyinde ve katalizörün etkisi altında alevsiz yanmaya maruz kalır. Taşıyıcı sıcaklığı artar ve içindeki platin tel direnci de buna göre artar, denge köprüsünün dengesini kaybetmesine neden olur ve yanıcı gaz konsantrasyonuyla orantılı bir elektrik sinyali üretir. Platin telin direncindeki değişimin büyüklüğünü ölçerek, yanıcı gazların konsantrasyonu belirlenebilir.
Temel olarak yanıcı gazların tespiti için kullanılır, iyi çıkış sinyali doğrusallığı, güvenilir endeks, uygun fiyat ve diğer yanıcı olmayan gazlarla çapraz enfeksiyon yoktur.
2) Kızılötesi prensibi:
Kızılötesi bir sensör, ölçülecek gazı belirli bir uzunluk ve hacimdeki bir kaptan sürekli olarak geçirir ve kabın iki şeffaf uç yüzünden birinden kızılötesi ışık ışını yayar. Kızılötesi sensörün dalga boyu, ölçülen gazın absorpsiyon spektrumu ile çakıştığında, kızılötesi enerji emilir ve ölçülen gazdan geçen kızılötesi ışığın yoğunluk zayıflaması Lambert Beer yasasını karşılar. Gaz konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, ışığın zayıflaması da o kadar fazla olur. Bu noktada kızılötesi ışığın emilmesi, emici malzemenin konsantrasyonuyla doğru orantılıdır ve dolayısıyla gaz konsantrasyonu, kızılötesi ışığın gaz tarafından zayıflatılması ölçülerek ölçülebilir.
Uzun hizmet ömrü (3 ila 5 yıl hizmet ömrü), yüksek hassasiyet, iyi stabilite ve toksisite yok, çevreden daha az etkileşim ve oksijene bağımlılık yok. Kızılötesi gaz sensörleri yüksek izleme hassasiyetine sahiptir ve eser miktardaki PPB'yi veya düşük konsantrasyondaki PPM sınıfı gazları bile doğru bir şekilde ayırt edebilir. Ölçüm aralığı geniştir ve genellikle yüksek konsantrasyonlu yüzde 100 VOL gazının yanı sıra 1ppb düzeyinde düşük konsantrasyon analizini de analiz edebilir.
3) Elektrokimyasal prensipler:
Elektrokimyasal sensörler tipik olarak üç bölümden oluşur: sensörün temel bileşenleri olan elektrotlar, elektrolitler ve yarı iletken elektrotlar. Metal veya yarı iletken malzemelerden yapılmışlardır ve gaz molekülleriyle kimyasal reaksiyona girebilirler. Elektrolit, elektrotları yarı iletkenlerle bağlayarak tam bir devre oluşturabilen iletken bir sıvıdır. Yarı iletken, elektrot ile elektrolit arasındaki akım sinyalini dijital sinyale dönüştürebilen ve böylece gaz konsantrasyonu tespitini gerçekleştirebilen özel bir malzemedir.
Elektrokimyasal gaz sensörlerinin çalışma prensibi redoks reaksiyonlarına dayanmaktadır. Gaz molekülleri elektrotun yüzeyi ile temasa geçtiğinde, bir oksidasyon-indirgeme reaksiyonuna girerek bir akım sinyali üretirler. Bu akım sinyali bir elektrolit aracılığıyla yarı iletkene iletilebilir ve daha sonra dijital sinyale dönüştürülebilir. Dijital sinyalin boyutu gaz konsantrasyonuyla doğru orantılıdır, dolayısıyla gaz konsantrasyonu dijital sinyalin boyutu ölçülerek belirlenebilir.
Esas olarak yüksek hassasiyet, hızlı tepki hızı, iyi güvenilirlik ve uzun servis ömrü ile zehirli gazların tespiti için kullanılır. Karbon monoksit, karbondioksit, oksijen, nitrojen vb. gibi çeşitli gazları tespit edebilir. Endüstrilerde, sağlık hizmetlerinde, çevre korumada ve diğer alanlarda kapsamlı uygulamalara sahiptir.
4) PID fotoiyonizasyon prensibi:
PID'nin prensibi, organik gazların bir UV ışık kaynağının uyarılması altında iyonlaşmasıdır. PID, bir UV (ultraviyole) lamba kullanır ve organik madde, UV lambasının uyarılması altında iyonize olur. İyonize "parçalar" pozitif ve negatif yükler taşır ve bu da iki elektrot arasında bir elektrik akımı oluşmasına neden olur. Dedektör akımı güçlendirir ve aletler ve ekipmanlar aracılığıyla VOC gazının konsantrasyonunu görüntüler.
Temel olarak rafineri endüstrisinin izlenmesi, tehlikeli kimyasal sızıntılarının acil durum yönetimi, sızıntılar için tehlikeli alanların tanımlanması, petrol tankı istasyonlarının güvenlik izlemesi ve organik madde deşarjı arıtma verimliliğinin izlenmesi için kullanılır.
5) Isıl iletkenlik ilkesi:
Ölçülen gazın konsantrasyonunun analizi esas olarak karışık gazın ısıl iletkenliğindeki değişimin ölçülmesiyle gerçekleştirilir. Genellikle bir gaz sensörünün termal iletkenliğindeki fark, bir devre aracılığıyla dirençteki bir değişikliğe dönüştürülür. Geleneksel algılama yöntemi, test edilecek gazı, gaz odasının merkezinin ısıya duyarlı bir direnç, platin tel veya tungsten tel gibi ısıya duyarlı bir eleman olduğu bir gaz odasına göndermektir. Belirli bir sıcaklığa ısıtıldığında, karışık gazın ısıl iletkenliğindeki değişiklik, ısıya duyarlı elemanın direncindeki bir değişikliğe dönüştürülür. Direnç değerindeki değişimin doğru bir şekilde ölçülmesi nispeten kolaydır.
6) Yarıiletken Prensipleri:
Yarı iletken gaz sensörleri, hassas bileşenlerin direnç değerinde değişikliklere neden olmak için yarı iletkenlerin yüzeyindeki gazın oksidasyon-indirgeme reaksiyonundan yararlanılarak yapılır. Bir yarı iletken cihaz kararlı bir duruma ısıtıldığında ve yarı iletken yüzey ile gaz teması üzerine adsorbe edildiğinde, adsorbe edilen moleküller ilk önce kinetik enerjilerini kaybederek nesnenin yüzeyinde serbestçe yayılır. Bazı moleküller buharlaşırken, geri kalan moleküller nesnenin yüzeyinde termal ayrışmaya ve adsorpsiyona uğrar. Bir yarı iletkenin iş fonksiyonu, adsorplanan molekülün afinitesinden daha az olduğunda, adsorbe edilen molekül, cihazdan elektronları alacak ve yarı iletken yüzeyinde bir yük katmanı oluşturarak negatif iyon adsorpsiyonu haline gelecektir.
