Kaasun ilmaisin

Kaasuilmaisin on herkkä elementti tai mittausanturi kaasuseoksen laadullisen ja/tai määrällisen koostumuksen määrittämiseen. [1] [2] Kaasuanalysaattoreiden ja kaasuilmaisimien pääkomponentti .

Kuvaus

Kaasuanturit ovat osa antureita tai mittaus- ja ohjausjärjestelmiä, joissa niiden lisäksi on signaalin muunnos- ja ilmaisujärjestelmiä. Kaasuanturin päätehtävä on muuntaa analyytin pitoisuus sähköiseksi tai muuksi signaaliksi, mikä mahdollistaa tämän signaalin rekisteröinnin ja visualisoinnin. Yleisimmät ovat puolijohde-, sähkökemialliset ja optiset (infrapuna) anturit. Kahden ensimmäisen tyypin antureissa anturin sähköiset ominaisuudet muuttuvat seoskomponentin adsorption vuoksi; kolmannessa tapauksessa analysoitavan kaasuseoksen optisen tiheyden muutos tallennetaan tietyllä aallonpituudella. Kaasuanturien tärkeimmät ominaisuudet ovat selektiivisyys yksittäiselle komponentille, komponenttien havaitsemisen pitoisuusrajat ja vasteaika (anturin vaste komponenttipitoisuuden muutokseen). [3]

Teollisuudessa käytettävät kaasuanturit luokitellaan seuraaviin luokkiin:

Lämpökemialliset anturit

• Palavien kaasujen pitoisuuksien määrittämiseen käytetään termokemiallisia antureita, jotka perustuvat katalyyttisen kaasun hapetusreaktion lämpövaikutuksen mittaamiseen. Ne koostuvat pienestä anturielementistä, jota joskus kutsutaan myös "palloksi", "pellistoriksi" (Pellistor) tai "sigistoriksi" (Siegistor). Kaksi viimeistä ovat kaupallisten laitteiden rekisteröityjä tavaramerkkejä. Ne on valmistettu sähköisesti lämmitetystä platinalangan kelasta, joka ensin päällystetään keraamisella alustalla, kuten alumiinioksidilla , ja sitten pinnoitetaan palladium- tai rodiumkatalyytillä , joka ruiskutetaan toriumoksidisubstraatille .

Tämän tyyppisen anturin toiminta perustuu siihen, että kun kaasu-ilmaseos kulkee katalyytin pinnalla , tapahtuu palamista ja vapautuva lämpö nostaa pallon lämpötilaa . Tuloksena oleva platinakelan resistanssin kasvu tallennetaan siltapiirillä , jonka toisessa haarassa ei ole kuori -katalysaattoria . Pienillä pitoisuuksilla resistanssin muutos on suoraan riippuvainen ympäristön kaasun pitoisuudesta. Tyypillinen anturin jännite on muutama voltti, virta on 0,1-0,3 ampeeria. Katalyyttisten antureiden T90-arvo on tyypillisesti 20-30 sekuntia.

Infrapuna-anturit

• Infrapuna-anturit toimivat infrapunasäteilyn absorptioperiaatteella ja ne on suunniteltu mittaamaan moniatomisten kaasujen pitoisuuksia.

Symmetrisistä diatomisista molekyyleistä koostuvat kaasut ovat diatermisiä (IR-säteilylle läpinäkyviä), joten niissä ei ole säteilyn absorptiota. Infrapuna-anturit mahdollistavat kaasun tyypin määrittämisen absorptioaallonpituuden perusteella (esimerkiksi vaaralliset metaanipitoisuudet ilmassa).

Sähkökemialliset anturit

• Sähkökemialliset anturit mahdollistavat kaasun pitoisuuden määrittämisen seoksessa tämän kaasun absorboineen liuoksen sähkönjohtavuuden arvon perusteella. Anturin herkkä elementti on sähkökemiallinen anturi, joka koostuu kolmesta elektrodista , jotka on sijoitettu elektrolyytin sisältävään astiaan . Herkkyys eri komponenteille määräytyy elektrodien materiaalin ja käytetyn elektrolyytin mukaan. Esimerkiksi happianturi on galvaaninen kenno , jossa on kaksi elektrodia ja se on virran lähde, jonka suuruus on verrannollinen happipitoisuuteen.

Puolijohdeanturit

• Puolijohdeanturit koostuvat piisubstraatille kerrostetusta kuumennuskalvosta, joka on suunniteltu mittaamaan rikkivedyn pitoisuutta .

Valoionisaatioanturit

• Fotoionisaatioanturit on suunniteltu mittaamaan haihtuvien orgaanisten yhdisteiden pitoisuutta ilmassa edellyttäen, että se kaasutetaan vain yhdellä määritettävällä komponentilla.

Kun kaasu kulkee anturin läpi, orgaanisten ja epäorgaanisten aineiden molekyylit ionisoituvat ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta . Vapaat elektronit ja ionit luovat virran elektrodien väliseen tilaan. Ionisaatiovirta, joka on verrannollinen näytekaasun pitoisuuteen, mitataan ja sitä verrataan kynnysarvoon.

Muistiinpanot

1. ↑ Ilmaisin, kaasu // Korneeva T.V. Metrologian, mittaustekniikan ja laadunhallinnan selittävä sanakirja. Perustermit: noin 7000 termiä - M.: Rus.yaz., 1990
2. ↑ Kaasuanalysaattori // Korneeva T.V. Metrologian, mittaustekniikan ja laadunhallinnan selittävä sanakirja. Perustermit: noin 7000 termiä - M.: Rus.yaz., 1990
3. ↑ Sensor, Gas Arkistoitu 30. lokakuuta 2013 Wayback Machinessa // Dictionary of Nanotechnology Terms