Clasificación de sensores de gas
La norma nacional GB7665-87 define los sensores como: Un sensor es un dispositivo capaz de detectar una medición prescrita y convertirla en una señal de salida disponible según una regla específica. Un sensor de gas se utiliza para detectar la composición y el contenido del gas. Generalmente, la definición de sensor de gas se basa en la clasificación del objetivo de detección; es decir, cualquier sensor utilizado para detectar la composición y la concentración de gas se denomina sensor de gas, ya sea por métodos físicos o químicos. Por ejemplo, el sensor para detectar el caudal de gas no se considera un sensor de gas, pero el analizador de gases de conductividad térmica sí lo es.
Aunque a veces utilizan principios de detección generalmente consistentes, ya en la década de 1970, los sensores de gas se convirtieron en una rama importante del campo de los sensores, perteneciente a la rama de los sensores químicos. Existen algunos tipos de sensores de gas populares en el mercado:
Sensor de gas semiconductor
Se fabrica utilizando un material semiconductor de óxido metálico, cuya conductividad varía con la composición del gas ambiental a una temperatura determinada. Por ejemplo, el sensor de alcohol se fabrica según el principio de que, al entrar en contacto el dióxido de estaño con el gas alcohol a alta temperatura, la resistencia disminuye drásticamente.
El sensor de gas semiconductor se puede utilizar eficazmente en los siguientes campos: metano, etano, propano, butano, alcohol, formaldehído, monóxido de carbono, dióxido de carbono, etileno, acetileno, cloruro de vinilo, estireno, ácido acrílico y otros gases. En particular, el sensor tiene un bajo coste y es adecuado para la detección de gases en el sector civil.
Los siguientes tipos de sensores de gases semiconductores son eficaces: metano (gas natural, metano), alcohol, monóxido de carbono (gas urbano), sulfuro de hidrógeno y amoníaco (incluidas aminas e hidracina). Los sensores de alta calidad pueden satisfacer las necesidades de detección industrial.
Desventajas: La estabilidad es deficiente y se ve afectada por el entorno. En particular, la selectividad de cada sensor no es única y no se pueden determinar los parámetros de salida. Por lo tanto, no es adecuado para su uso en lugares donde se requiere precisión de medición. Actualmente, el principal proveedor de este tipo de sensor se encuentra en Japón (inventor), seguido de China, a la que recientemente se unió Corea del Sur. Otros países como Estados Unidos también han realizado un trabajo considerable en este campo, pero nunca se han generalizado. China ha invertido tanto tiempo y recursos como Japón en este campo, pero debido a las directrices de la política nacional, el bloqueo de la información social y otras razones durante muchos años, el rendimiento de los sensores de gas semiconductores populares en China es muy inferior al de los productos japoneses. Creo que con el progreso del mercado y el auge del capital privado, es hora de que los sensores de gas semiconductores fabricados en China alcancen y superen el nivel japonés.
Sensor de gas de tipo combustión catalítica
El sensor prepara una capa catalizadora resistente a altas temperaturas sobre la superficie de la resistencia de platino. A cierta temperatura, el gas combustible cataliza la combustión en la superficie de la resistencia. La combustión se produce por el aumento de temperatura de la resistencia, y la resistencia cambia. El valor de cambio depende de la concentración de gas combustible. Los sensores catalíticos de gases de combustión detectan selectivamente gases combustibles: detectan cualquier gas inflamable; el sensor no detecta nada inflamable. Si bien existen muchas excepciones a la frase "detecta cualquier gas inflamable", en general, la selectividad es correcta. El sensor catalítico de gases de combustión ofrece mediciones precisas, respuesta rápida y larga vida útil. Su salida está directamente relacionada con el riesgo de explosión ambiental y es un sensor líder en el campo de la detección de seguridad.
Desventaja: En el rango de gases combustibles, no hay selectividad. El fuego está activo y existe peligro de incendio. La mayoría de los vapores orgánicos elementales son tóxicos para el sensor.
Los principales proveedores de sensores se encuentran en China, Japón y el Reino Unido (país inventor). China es el mayor consumidor de este sensor y cuenta con la mejor tecnología de producción. Si bien diversos agentes de propaganda interfieren con la comprensión pública de este sensor, al fin y al cabo, los fabricantes de sensores de gases de combustión catalítica son los principales en el país.
Sensor de gas de tipo celda conductora de calor
Cada gas tiene su propia conductividad térmica específica, y cuando la conductividad térmica de dos o más gases es muy diferente, el contenido de uno de los componentes se puede distinguir mediante el elemento de conductividad térmica. El sensor se ha utilizado para la detección de hidrógeno, dióxido de carbono y metano en altas concentraciones.
El sensor de gas tiene un rango de aplicación estrecho y muchos factores limitantes.
Es un producto tradicional y se fabrica en todo el mundo. La calidad de los productos en todo el mundo es similar.
Sensor de gas electroquímico
Una parte considerable de los gases combustibles, tóxicos y nocivos tienen actividad electroquímica y pueden oxidarse o reducirse electroquímicamente.
Mediante estas reacciones, se puede distinguir la composición del gas y detectar su concentración. Los sensores electroquímicos de gas se dividen en varias subclases:
1. Sensores de gas basados en batería primaria (también conocidos como estas son las baterías que usamos para baterías secas, excepto que los electrodos de carbono y manganeso de las baterías son reemplazados por electrodos de gas. En el caso de un sensor de oxígeno, el oxígeno se reduce en el cátodo, los electrones fluyen a través del galvanómetro hasta el ánodo, donde se oxida el metal plomo. La magnitud de la corriente está directamente relacionada con la concentración de oxígeno. El sensor puede detectar eficazmente oxígeno, dióxido de azufre, cloro, etc.
2. El sensor de gas de celda electrolítica de potencial constante, muy eficaz para detectar gases reductores, difiere del sensor de celda original: su reacción electroquímica se produce bajo la fuerza de la corriente. Es un verdadero sensor de análisis de Coulomb. Este sensor se ha utilizado con éxito para la detección de monóxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, hidrógeno, amoníaco, hidracina y otros gases. Es el sensor principal para la detección de gases tóxicos y nocivos.
3. El sensor de gas tipo celda de concentración, el gas con actividad electroquímica en los dos lados de la celda electroquímica, formará espontáneamente una fuerza electromotriz de concentración, la magnitud de la fuerza electromotriz está relacionada con la concentración del gas, el ejemplo de éxito de este sensor es el sensor de oxígeno para automóvil, sensor de dióxido de carbono tipo electrolito sólido.
4. La invención se refiere a un sensor de gas de tipo corriente límite, que es un sensor para medir la concentración de oxígeno, y utiliza el principio de que la corriente límite en la celda electroquímica está relacionada con la concentración del portador para preparar el sensor de concentración de oxígeno (gas), que se utiliza para la detección de oxígeno de un vehículo y la detección de la concentración de oxígeno del agua de acero.
Los principales proveedores de este sensor están ahora en todo el mundo, principalmente en Alemania, Japón, Estados Unidos, a los que se han sumado recientemente varios nuevos proveedores europeos: Gran Bretaña, Suiza, etc. China empezó temprano en este campo, pero el proceso de industrialización ha sido ineficaz.
Sensor de gas infrarrojo
La mayoría de los gases tienen picos de absorción característicos en la región del infrarrojo medio, y la concentración de un gas se puede determinar detectando la absorción de la posición de los picos de absorción característicos.
Este sensor solía ser un instrumento analítico de gran tamaño, pero en los últimos años, gracias al desarrollo de la industria de sensores basada en tecnología MEMS, su volumen se ha reducido de 10 litros (45 kg de Big Mac) a aproximadamente 2 ml (el tamaño de un pulgar). El uso de un detector infrarrojo sin fuente de luz moduladora permite que el instrumento esté completamente libre de piezas mecánicas móviles y de mantenimiento.
El sensor de gas infrarrojo puede distinguir los tipos de gas de manera efectiva y medir la concentración de gas con precisión.
Este sensor se utilizó con éxito para: detección de dióxido de carbono y metano.
¡El proveedor actual de este "sensor" está en Europa! ¡China se ha quedado sin nada en este campo!
Sensor magnético de oxígeno
Este es el núcleo del analizador magnético de oxígeno , pero también ha logrado el proceso de "sensor".
Se prepara según el principio de que el oxígeno del aire puede ser atraído por un fuerte campo magnético.
El sensor solo puede utilizarse para la detección de oxígeno y presenta una excelente selectividad. Solo el NOx atmosférico puede tener un impacto mínimo, pero dado que el contenido de estos gases de interferencia suele ser muy bajo, la selectividad de la tecnología de análisis magnético de oxígeno es prácticamente única.
Productos industriales consolidados, con fabricantes en todo el mundo. (Me refiero, por supuesto, a un analizador de oxígeno como medidor individual, que puede considerarse un sensor dentro de un rango determinado). Y este producto, fabricado en forma de sensores puros, es algo reciente.
Otros
En los últimos años, con la continua aparición de nuevas tecnologías, la tecnología de sensores de gas también ha experimentado una revolución. La variedad de sensores de gas también está incorporando nuevas capas. Sin embargo, la clasificación de algunos sensores como sensores de gas es bastante controvertida. Por ejemplo, el detector PID, aunque también se utiliza para la detección de gases, aunque su tamaño es pequeño, no puede garantizar la ausencia de mantenimiento. Por lo tanto, este tipo de equipo, por pequeño que sea, debería clasificarse como "instrumento de detección". Además, los sensores ópticos basados en fibra óptica se están desarrollando rápidamente y, aunque no representan una amenaza absoluta para los sensores electrónicos, sus ventajas únicas podrían llegar a ser brillantes. Finalmente, para sus propios fines comerciales, los comerciantes que venden sensores de gas a veces exageran las capacidades de un sensor específico y confunden su clasificación, lo que perjudica su correcta aplicación por parte de los usuarios. De hecho, la aplicación de sensores es tan importante como su fabricación.
