Типы сенсоров, применяемых в газоанализаторах.

3 апр 2024

Типы сенсоров, применяемых в газоанализаторах

Газоанализатор – это прибор для анализа состава и качества газовой смеси. Такое оборудование обычно востребовано у специалистов по производству и обслуживанию различного оборудования, но может использоваться и в быту: например, для определения мест утечки газа.

При выборе подходящего прибора необходимо ориентироваться на его технические характеристики, ведь нет смысла переплачивать за ненужные опции. В то же время важно точно понимать требования к прибору, чтобы не пришлось докупать дополнительные устройства. Чтобы помочь вам разобраться с вопросом, мы остановимся на самых популярных типах сенсоров в газоанализаторах.

ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКИЙ

Способ работы термокаталитического анализатора строится на контроле тепла. Для этого в конструкцию включена платиновая спираль и катализатор. Когда воздушная смесь с примесью газа вступает в реакцию с катализатором, то температура рабочего элемента увеличивается, что меняет сопротивление спирали.

Область применения	Применяется для контроля довзрывоопасных концентраций газов.
Преимущества	Быстрая реакция, долговечность и устойчивость к изменениям окружающей среды.
Недостатки	Возможны «отравления» испарениями серы, ртути, свинца. Они требовательны к обслуживанию, не подходят для измерения малых концентраций газов.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ

Состоит из спирали и проводника с металлоксидным напылением. Именно полупроводник реагирует на наличие газовоздушной смеси: он окисляется, в результате электрическое сопротивление уменьшается и преобразуется в концентрацию.

Область применения

Подходит для измерения сверхнизких концентраций газов, характеризуется селективностью, устойчивостью к отравлению.

Преимущества

Главное преимущество – в возможности измерения сверхнизких концентраций газов, которые не получится зафиксировать другими сенсорами. Также они устойчивы к отравлениям, характеризуются долговременной стабильностью.

Недостатки

Значимый недостаток – в низкой селективности. Полупроводниковый газоанализатор “сбивают” оксид углерода и пары углеводородов гораздо больше, чем, к примеру, электрохимический сенсор

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ

Датчик работает на основе электролиза. Три электрода помещены в корпус с электролитом, между двумя из них постоянное напряжение. При наличии газа проходит химическая реакция, которая провоцирует выработку тока на рабочем и интегрирующем электродах. Между током и концентрацией газа наблюдается пропорциональная зависимость.

Область применения

Такие модели применяются для контроля ПДК газов.

Преимущества

Характеризуются точностью и отличной воспроизводимостью результатов.

Недостатки

Недостатками можно назвать низкую селективность, крупные габариты, необходимость носить с собой реагенты и блоки.

ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ

Принцип работы схож с функционированием обычного АКБ. Конструкция включает катод и анод, которые помещены в электролит. К внешней стороне катода фиксируется мембрана. При прохождении сквозь нее кислород окисляется на аноде и восстанавливается на катоде. В результате образуется ток, который конвертируется в напряжение и подается на выход – оно пропорционально уровню кислорода.

Область применения	Применяется для определения микроконцентраций газов в воздушной смеси.
Преимущества	Простота эксплуатации, увеличенный срок службы по сравнению с электрохимическим, автономная работа и независимость от условий внешней среды.
Недостатки	Для гальванического газоанализатора необходимо подбирать электроды таким образом, чтобы при отсутствии кислорода проявления электродных процессов была минимальной.

ИНФРАКРАСНЫЙ

Функционирование оптического, или инфракрасного, анализатора основано на том, что газы поглощают инфракрасные лучи определенного спектра. Датчик состоит из источника инфракрасного света, сенсора, оптического фильтра и измерительной ячейки. Газ поступает в ячейку и поглощает ИК-свет, датчик реагирует на изменение концентрации поступающего света и выдает результат.

Область применения

Используется для контроля довзрывоопасных концентраций газов и паров.

Преимущества

Обеспечивает быстрый отклик и устойчивость к сложным условиям среды.

Недостатки

Основной недостаток заключается в определении только одного компонента газовоздушной смеси.

ТЕРМОКОНДУКТИВНЫЙ

Работает на основе разницы в теплопроводности. Когда рабочий элемент контактирует с газом, меняется теплопроводность, увеличивается температура. В таких моделях газоанализаторов компенсирующий элемент изолирован от газа. Их можно использовать для анализа негорючих газов, в бескислотной среде.

Область применения	Применяется для измерения больших концентраций газов.
Преимущества	Характеризуется стабильностью показаний и долговечностью.
Недостатки	Малая избирательная способность относительно исследуемого компонента.

ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ

Газоанализатор измеряет коэффициент рефракции газа. Конструкция включает источник света и оптическую систему. Свет, который зеркало делит на 2 луча, движется разными маршрутами. Световые потоки сходятся в одной точке и образуют картину интерференции на светочувствительном датчике. Сенсор фиксирует разницу в коэффициенте рефракции и на выходе демонстрирует концентрацию газа.

Область применения	Интерферометрические газоанализаторы применяются для определения концентрации горючих газов, углекислого и элегаза.
Преимущества	Высокая точность, линейность и наличие механизма коррекции, который защищает от влияния изменений параметров окружающей среды.
Недостатки	Сильная подверженность влиянию температуры – на это нужно обращать внимание при эксплуатации прибора.

ФОТОИОНИЗАЦИОННЫЙ

Фотоионизационные анализаторы подходят для контроля низких концентраций газа, так как обладают повышенной чувствительностью. При попадании в сенсор газ ионизируется посредством УФ света, в результате образуется ток, пропорциональный значению концентрации.

Область применения	Приборы оптимальны для летучих органических соединений, подходят для обнаружения различных веществ.
Преимущества	Широкий спектр определяемых веществ, возможность фиксации низких концентраций.
Недостатки	Недостатком некоторых моделей является риск попадания частиц пыли в ионизационную камеру, что приводит к уменьшению потока излучения и уменьшению чувствительности прибора.

ПИРОЛИТИЧЕСКИЙ

За основу взят процесс пиролиза газа, в результате которого образуются оксиды – их количество фиксирует датчик. Он включает нагреватель с кварцевой трубкой и сенсор для частиц с двумя камерами.

Область применения	Применяется для контроля ПДК газов с высокой токсичностью.
Преимущества	Надежный, долговечный прибор, демонстрирует высокую точность в любых внешних условиях.
Недостатки

НА ЧТО ЕЩЁ ОБРАТИТЬ ВНИМАНИЕ ПРИ ВЫБОРЕ?

Помимо типа сенсора, обращайте внимание на другие характеристики: