עקרון הפעולה של גלאי גז אינפרא אדום
גלאי גז אינפרא אדום הוא מכשיר נפוץ לגילוי גז המשיג זיהוי גז על ידי מדידת מאפייני הספיגה של גז המטרה בטווח הספקטרלי האינפרא אדום. לגלאי גז אינפרא אדום יש יתרונות כמו דיוק גבוה, תגובה מהירה ויציבות טובה, והם נמצאים בשימוש נרחב בתחומי ניטור תעשייתיים וסביבתיים.
ניתן לסכם בפשטות את עקרון העבודה של גלאי גז אינפרא אדום כשלבים הבאים: מקור האור האינפרא אדום מייצר קרן אינפרא אדום, המתגלה על ידי שידור הגז הנמדד בתא הגזים, ולאחר מכן מגיע לגלאי האינפרא אדום דרך אינפרא אדום לְסַנֵן. גלאי האינפרא אדום ממיר את אות האור האינפרא אדום המתקבל לאות חשמלי הקשור לריכוז הגז הנמדד, ולאחר מכן מגביר ומעבד את האות כדי להציג או להוציא בסופו של דבר את ערך הריכוז.
בגלאי גז אינפרא אדום, מקור האור האינפרא אדום הוא מרכיב מכריע. ישנם שני מקורות אור אינפרא אדום נפוצים: סוג קרינה תרמית וסוג מוליך למחצה. מקורות אור אינפרא אדום מסוג קרינה תרמית משתמשים בדרך כלל בחומרים כגון חוטי חימום, פולטים או סיליקון קרבידים כדי לפלוט קרינת אינפרא אדום באמצעות חימום התנגדות. מקורות אור אינפרא אדום מוליכים למחצה משתמשים בדרך כלל בדיודות פולטות אור אינפרא אדום (LED) כמקורות אור, שיש להם יתרונות כמו הספק נמוך ותוחלת חיים ארוכה.
תפקידו של מסנן אינפרא אדום הוא להעביר אור אינפרא אדום באופן סלקטיבי תוך מיגון אורכי גל אחרים של אור. על פי המאפיינים ודרישות הזיהוי של הגז הנבדק, ניתן לבחור באורכי גל שונים של מסנני אינפרא אדום. גלאי אינפרא אדום משמשים לקליטת אור אינפרא אדום המועבר דרך מסננים ולהמרת אותות אור אינפרא אדום לאותות חשמליים לעיבוד אחר כך. ישנם שני גלאי אינפרא אדום נפוצים: פוטו-מוליכים ותרמו-אלקטריים. גלאי אינפרא אדום פוטו-מוליכים משתמשים בדרך כלל בחומרים כגון HgCdTe כדי להמיר אותות אור אינפרא אדום באמצעות אפקטים פוטו-אלקטריים. גלאי אינפרא אדום תרמיים משיגים המרת אותות על ידי מדידת שינויי הטמפרטורה הנוצרים על ידי אותות אור אינפרא אדום.
בעת שימוש בגלאי גז אינפרא אדום, הצעד הראשון הוא לאשר את מאפייני הספיגה של הגז הנמדד כלפי אור אינפרא אדום. המידה שבה גזים שונים סופגים אורכי גל ספציפיים של אור אינפרא אדום משתנה, ולכן בחירת מסננים וגלאים מתאימים היא קריטית. שנית, יש צורך לכייל את גלאי הגז האינפרא אדום לגז הנמדד המתאים. במהלך תהליך הכיול, יש צורך לספק דגימה של הגז הנמדד בריכוז ידוע, ולהתאים את הרגישות והטווח של המכשיר על סמך האות שנוצר על ידי הדגימה כדי להבטיח את הדיוק של תוצאות הזיהוי.
ביישומים מעשיים, גלאי גז אינפרא אדום מצוידים לעתים קרובות במסכי LCD או ממשקים דיגיטליים להצגת תוצאות מדידה ויזואלית. במקביל, ניתן גם להוציא נתונים למערכת עיבוד הנתונים לצורך הקלטה וניתוח על ידי חיבור מחשבים או התקני איסוף נתונים. בנוסף, חלק מגלאי גז אינפרא אדום מתקדמים יכולים להיות מצוידים גם בהתקני אזעקה, שיכולים להפעיל אזעקה בזמן כאשר מתגלים ריכוזים חריגים של גז, מה שמבטיח בטיחות.
לסיכום, גלאי גז אינפרא אדום משיגים זיהוי גז על ידי מדידת מאפייני הספיגה של גזי מטרה בטווח הספקטרלי האינפרא אדום. עקרון העבודה שלו מבוסס על ההשפעה הסינרגטית של מקור אור אינפרא אדום, מסנן אינפרא אדום וגלאי אינפרא אדום. בעת שימוש בגלאי גז אינפרא אדום, יש צורך לבחור מסננים וגלאים מתאימים בהתאם למאפייני הגז הנמדד, ולכייל ולהגדיר טווח עבודה ורגישות מתאימים.
