הסבר בפירוט את עקרון הגילוי של גלאי גז
גלאי גז הוא מכשיר שתוכנן במיוחד לזיהוי ריכוז בטוח של גזים. עקרון העבודה שלו כולל בעיקר המרת האותות הפיזיים או הכימיים הלא חשמליים הנאספים על ידי חיישני גז לאותות חשמליים, ולאחר מכן תיקון וסינון האותות החשמליים לעיל דרך מעגלים חיצוניים. האותות המעובדים נשלטים לאחר מכן על ידי מודולים מתאימים כדי להשיג זיהוי גז. עם זאת, הליבה של גלאי גז היא רכיב חיישן מובנה, המבדיל את עקרונות טכנולוגיית הזיהוי על סמך הגזים השונים שזוהו. העקרונות שלה מחולקים בעיקר לשש הקטגוריות הבאות:
1) עקרון בעירה קטליטית:
חיישן הבעירה הקטליטית משתמש בעקרון ההשפעה התרמית של בעירה קטליטית, המורכב מגשר מדידה הנוצר על ידי זיווג אלמנטי זיהוי ואלמנטים פיצויים. בתנאי טמפרטורה מסוימים, גז דליק עובר בעירה ללא להבה על פני השטח של נושא אלמנט הזיהוי ותחת פעולת הזרז. טמפרטורת הנשא עולה, וגם ההתנגדות של חוטי הפלטינה בתוכו עולה בהתאם, מה שגורם לגשר האיזון לאבד שיווי משקל ולהוצאת אות חשמלי פרופורציונלי לריכוז הגז הדליק, על ידי מדידת גודל השינוי בהתנגדות של חוט הפלטינה, ניתן לקבוע את ריכוז הגזים הדליקים.
משמש בעיקר לאיתור גזים דליקים, עם ליניאריות אות פלט טובה, אינדקס אמין, מחיר סביר וללא זיהום עם גזים לא דליקים אחרים.
2) עקרון אינפרא אדום:
חיישן אינפרא אדום מעביר באופן רציף את הגז המיועד למדידה דרך מיכל באורך ובנפח מסוימים, ופולט קרן אור אינפרא אדום מאחד משני פני הקצה השקופים של המיכל. כאשר אורך הגל של חיישן האינפרא אדום עולה בקנה אחד עם ספקטרום הספיגה של הגז הנמדד, אנרגיית האינפרא אדום נספגת, והנחתת עוצמת האור האינפרא אדום העובר דרך הגז הנמדד עומדת בחוק למברט באר. ככל שריכוז הגז גבוה יותר, כך הנחתת האור גדולה יותר. בשלב זה, בליעת האור האינפרא אדום עומדת ביחס ישר לריכוז החומר הסופג, וכך ניתן למדוד את ריכוז הגז על ידי מדידת הנחתה של אור אינפרא אדום על ידי הגז.
חיי שירות ארוכים (3 עד 5 שנים של חיי שירות), רגישות גבוהה, יציבות טובה וללא רעילות, פחות הפרעות מהסביבה וללא תלות בחמצן. חיישני גז אינפרא אדום הם בעלי רגישות גבוהה לניטור, והם יכולים להבחין במדויק אפילו בכמויות עקבות של PPB או ריכוזים נמוכים של גזים בדרגת PPM. טווח המדידה רחב, והוא יכול בדרך כלל לנתח גז בריכוז גבוה של 100 אחוז VOL, כמו גם לנתח ניתוח ריכוז נמוך ברמת 1ppb.
3) עקרונות אלקטרוכימיים:
חיישנים אלקטרוכימיים מורכבים בדרך כלל משלושה חלקים: אלקטרודות, אלקטרוליטים ואלקטרודות מוליכים למחצה, שהם מרכיבי הליבה של החיישן. הם עשויים מתכת 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 האלקטרודה והאלקטרוליט לאות דיגיטלי, ובכך להשיג זיהוי ריכוזי גז.
עקרון העבודה של חיישני גז אלקטרוכימיים מבוסס על תגובות חיזור. כאשר מולקולות גז באות במגע עם פני האלקטרודה, הן עוברות תגובת חימצון-הפחתת, ויוצרת אות זרם. ניתן להעביר אות זרם זה אל המוליך למחצה באמצעות אלקטרוליט ולאחר מכן להמיר אותו לאות דיגיטלי. גודל האות הדיגיטלי עומד ביחס ישר לריכוז הגז, כך שניתן לקבוע את ריכוז הגז על ידי מדידת גודל האות הדיגיטלי.
משמש בעיקר לאיתור גזים רעילים, בעלי רגישות גבוהה, מהירות תגובה מהירה, אמינות טובה וחיי שירות ארוכים. הוא יכול לזהות גזים שונים, כגון פחמן חד חמצני, פחמן דו חמצני, חמצן, חנקן וכו'. יש לו יישומים נרחבים בתעשיות, בריאות, הגנת הסביבה ותחומים אחרים.
4) עקרון פוטויוניזציה PID:
העיקרון של PID הוא שגזים אורגניים יייננו תחת עירור של מקור אור UV. PID משתמש במנורת UV (אולטרה סגול), והחומר האורגני מיינן תחת עירור מנורת ה-UV. ה"שברים" המיוננים נושאים מטענים חיוביים ושליליים, וכתוצאה מכך נוצר זרם חשמלי בין שתי האלקטרודות. הגלאי מגביר את הזרם ומציג את ריכוז הגז של VOCs דרך מכשירים וציוד.
משמש בעיקר לניטור תעשיית הזיקוק, טיפול חירום בדליפות כימיות מסוכנות, הגדרת אזורים מסוכנים לדליפות, ניטור בטיחות של תחנות מיכלי נפט, וניטור יעילות טיהור חומר אורגני.
5) עקרון מוליכות תרמית:
ניתוח ריכוז הגז הנמדד מושג בעיקר על ידי מדידת השינוי במוליכות התרמית של הגז המעורב. בדרך כלל, ההבדל במוליכות התרמית של חיישן גז מומר לשינוי בהתנגדות באמצעות מעגל. שיטת הגילוי המסורתית היא לשלוח את הגז לבדיקה לתוך תא גזים, כאשר מרכז תא הגזים הוא אלמנט רגיש לתרמי, כגון נגד רגיש לתרמי, חוט פלטינה או חוט טונגסטן. כאשר מחומם לטמפרטורה מסוימת, השינוי במוליכות התרמית של הגז המעורב מומר לשינוי בהתנגדות של האלמנט התרמי. השינוי בערך ההתנגדות קל יחסית למדידה מדויקת.
6) עקרונות מוליכים למחצה:
חיישני גז מוליכים למחצה מיוצרים על ידי ניצול תגובת החמצון-הפחתת גז על פני השטח של מוליכים למחצה כדי לגרום לשינויים בערך ההתנגדות של רכיבים רגישים. כאשר התקן מוליך למחצה מחומם למצב יציב ונספג במגע גז עם פני המוליכים למחצה, המולקולות הנספגות מתפזרות תחילה בחופשיות על פני העצם, ומאבדות את האנרגיה הקינטית שלהן. חלק מהמולקולות מתאדות, בעוד שהמולקולות הנותרות עוברות פירוק תרמי וספיחה על פני העצם. כאשר פונקציית העבודה של מוליך למחצה קטנה מהזיקה של המולקולה הנספחת, המולקולה הנספגת תוציא אלקטרונים מהמכשיר ותהפוך לספיחת יון שלילי, המציגה שכבת מטען על פני המוליך למחצה.
