הסבר בפירוט את עקרון הגילוי של גלאי גז.
גלאי הגז הוא מכשיר שתוכנן במיוחד כדי לזהות את הריכוז הבטוח של הגז. עקרון העבודה שלו הוא בעיקר להמיר את האותות הפיזיים או הכימיים הלא-חשמליים שנאספים על ידי חיישן הגז לאותות חשמליים, ולאחר מכן לתקן ולסנן את האותות החשמליים לעיל דרך מעגלים חיצוניים, ולשלוט במודולים המתאימים באמצעות אותות מעובדים אלה כדי לממש זיהוי גז . עם זאת, הליבה של גלאי הגז היא רכיבי החיישן המובנים. על פי הגזים השונים שזוהו, עקרונות טכנולוגיית הזיהוי שונים, והעקרונות מחולקים בעיקר לשש הקטגוריות הבאות:
1) עקרון בעירה קטליטית:
חיישן הבעירה הקטליטית משתמש בעקרון ההשפעה התרמית של בעירה קטליטית כדי ליצור גשר מדידה. בתנאי טמפרטורה מסוימים, גז דליק נשרף ללא להבה על פני הנשא של אלמנט הזיהוי ותחת פעולת הזרז, וטמפרטורת הנשא עולה, וגם ההתנגדות של חוט הפלטינה העובר דרכו עולה בהתאם, כך שגשר האיזון מאבד שיווי משקל ומוציא אות חשמלי פרופורציונלי לריכוז הגז הדליק. על ידי מדידת שינוי ההתנגדות של חוט הפלטינה, ניתן לדעת את ריכוז הגז הדליק.
הוא משמש בעיקר לאיתור גז דליק, עם ליניאריות טובה של אות הפלט, אינדקס אמין, מחיר סביר וללא זיהום צולב עם גזים שאינם דליקים אחרים.
2) עקרון אינפרא אדום:
חיישן האינפרא אדום מעביר ברציפות את הגז המיועד למדידה דרך מיכל באורך ובנפח מסוימים, ופולט קרן אור אינפרא אדום מצד אחד משני פני הקצה החדירים לאור של המיכל. כאשר אורך הגל של חיישן האינפרא אדום חופף לקו הספיגה של הגז המיועד למדוד, אנרגיית האינפרא אדום נספגת, והנחתת עוצמת האור של אור אינפרא אדום לאחר מעבר דרך הגז המיועד למדוד עומדת בחוק למברט-ביר. ככל שריכוז הגז גדול יותר, כך הנחתת האור גדולה יותר. בשלב זה, ספיגת קרני אינפרא אדום עומדת ביחס ישר לריכוז החומרים סופחי האור, ולכן ניתן למדוד את ריכוז הגז על ידי מדידת הנחתה של קרני אינפרא אדום על ידי גז.
לחיישן הגז האינפרא אדום יש מאפיינים של חיי שירות ארוכים (3-5 שנים), רגישות גבוהה, יציבות טובה, ללא רעילות, פחות הפרעות מהסביבה וללא תלות בחמצן וכו'. לחיישן הגז האינפרא אדום יש רגישות גבוהה לניטור , ויכול להבחין במדויק אפילו גז מיקרו-PPB או PPM בריכוז נמוך. טווח המדידה רחב, בדרך כלל, ניתן לנתח גז 100%VOL בריכוז גבוה, וניתן לבצע גם ניתוח ריכוז נמוך ברמת 1ppb.
3) עקרון אלקטרוכימי:
חיישן אלקטרוכימי מורכב בדרך כלל משלושה חלקים: אלקטרודה, אלקטרוליט ואלקטרודת מוליכים למחצה הם חלקי הליבה של החיישן, העשויים ממתכת או חומרים מוליכים למחצה ויכולים להגיב כימית עם מולקולות גז. אלקטרוליט הוא נוזל מוליך, שיכול לחבר אלקטרודות עם מוליכים למחצה כדי ליצור מעגל שלם. מוליכים למחצה הוא חומר מיוחד, שיכול להמיר את אות הזרם בין אלקטרודה לאלקטרוליט לאות דיגיטלי, ובכך לממש את זיהוי ריכוז הגז.
עקרון העבודה של חיישן גז אלקטרוכימי מבוסס על תגובת חיזור. כאשר מולקולות גז באות במגע עם משטח האלקטרודה, הן יעברו תגובת חיזור וייצרו אותות זרם. ניתן להעביר אות זרם זה אל המוליך למחצה דרך האלקטרוליט ולאחר מכן להמיר אותו לאות דיגיטלי. האות הדיגיטלי הוא פרופורציונלי לריכוז הגז, כך שניתן לקבוע את ריכוז הגז על ידי מדידת האות הדיגיטלי.
משמש בעיקר לאיתור גזים רעילים, בעלי רגישות גבוהה, תגובה מהירה, אמינות טובה וחיי שירות ארוכים. זה יכול לזהות מגוון של גזים, כגון פחמן חד חמצני, פחמן דו חמצני, חמצן, חנקן וכן הלאה. זה נמצא בשימוש נרחב בתעשייה, טיפול רפואי, הגנת הסביבה ותחומים אחרים.
4) עיקרון פוטויינון PID:
העיקרון של PID הוא שגז אורגני יינן תחת עירור של מקור אור אולטרה סגול. PID משתמש במנורת UV, והחומר האורגני מיונן תחת עירור מנורת ה-UV, ול"שברים" המיוננים יש מטענים חיוביים ושליליים, וכך נוצר זרם בין שתי האלקטרודות. הגלאי מגביר את הזרם, וניתן להציג את ריכוז גז ה-VOC באמצעות מכשירים וציוד.
הוא משמש בעיקר בניטור תעשיית זיקוק נפט, טיפול חירום בדליפת כימיקלים מסוכנים, הגדרת אזור סכנת דליפה, ניטור בטיחות של מכלי נפט ותחנות דלק, וניטור פליטת חומרים אורגניים ויעילות טיהור.
5) עקרון מוליכות תרמית:
ריכוז הגז הנמדד מנותח בעיקר על ידי מדידת שינוי המוליכות התרמית של הגז המעורב. בדרך כלל, ההבדל של מוליכות תרמית של חיישן גז מוליכות תרמית מומר לשינוי ההתנגדות דרך המעגל. שיטת הזיהוי המסורתית היא שליחת הגז למדידה לתוך תא גזים, ומרכז תא הגזים הוא תרמיסטור, כגון תרמיסטור, חוט פלטינה או חוט טונגסטן, אשר מחומם לטמפרטורה מסוימת כדי להמיר את השינוי של מוליכות תרמית של הגז המעורב לשינוי ההתנגדות של התרמיסטור, וניתן למדוד את שינוי ההתנגדות בקלות ובדייקנות.
6) עיקרון המוליך למחצה:
חיישן הגז המוליך למחצה נעשה על ידי שימוש בתגובת החמצון-הפחתת גז על משטח המוליך למחצה כדי לשנות את ערך ההתנגדות של האלמנט הרגיש. כאשר התקן המוליך למחצה מחומם למצב יציב, כאשר הגז יוצר קשר עם פני השטח של המוליך למחצה ונספג, המולקולות הנספגות מתפזרות תחילה בחופשיות על פני האובייקט, מאבדות את אנרגיית התנועה שלהן, חלק מהמולקולות מתאדות, והשנייה המולקולות הנותרות מפורקות תרמית ונספגות על פני האובייקט. כאשר תפקוד העבודה של המוליך למחצה קטן מהזיקה של המולקולות הנספגות, המולקולות הנספגות יוציאו אלקטרונים מהמכשיר ויהפכו לספיחת יונים שליליים, ומשטח המוליך למחצה מציג שכבת מטען.
