Prinsip penganalisis kandungan oksigen, sensor

Pengelasan sensor gas

Piawaian kebangsaan GB7665-87 mentakrifkan sensor sebagai: Sensor ialah peranti atau peranti yang mampu mengesan ukuran yang ditetapkan dan menukarkannya kepada isyarat output yang tersedia mengikut peraturan tertentu. Sensor gas digunakan untuk mengesan komposisi dan kandungan gas. Secara amnya, definisi sensor gas adalah berdasarkan pengelasan sasaran pengesanan, iaitu, sebarang sensor yang digunakan untuk mengesan komposisi dan kepekatan gas dipanggil sensor gas, sama ada melalui kaedah fizikal atau kimia. Contohnya, sensor aliran gas tidak dianggap sebagai sensor gas, tetapi penganalisis gas kekonduksian terma adalah sensor gas yang penting, walaupun kadangkala mereka menggunakan prinsip pengesanan yang konsisten secara amnya.

Seawal tahun 1970-an, sensor gas telah menjadi sebuah jabatan besar dalam bidang sensor, yang tergolong dalam cabang sensor kimia.

Terdapat beberapa jenis sensor gas yang popular di pasaran:

1. Sensor gas semikonduktor

Ia dibuat dengan menggunakan beberapa bahan semikonduktor oksida logam, kekonduksian berubah dengan perubahan komposisi gas ambien pada suhu tertentu. Contohnya, sensor alkohol dibuat dengan menggunakan prinsip bahawa apabila timah dioksida bertemu dengan gas alkohol pada suhu tinggi, rintangan akan berkurangan dengan mendadak. Sensor gas semikonduktor boleh digunakan dengan berkesan dalam bidang berikut: metana, etana, propana, butana, alkohol, formaldehid, karbon monoksida, karbon dioksida, etilena, asetilena, vinil klorida, stirena, asid akrilik dan gas lain. Khususnya, sensor ini mempunyai kos yang rendah dan sesuai untuk keperluan pengesanan gas awam. Jenis sensor gas semikonduktor berikut berjaya: metana (gas asli, metana), alkohol, karbon monoksida (gas bandar), hidrogen sulfida, ammonia (termasuk amina, hidrazina). Sensor berkualiti tinggi dapat memenuhi keperluan pengesanan perindustrian.

Kelemahan: Kestabilannya lemah, dan ia dipengaruhi oleh persekitaran. Khususnya, selektiviti setiap sensor tidak unik dan parameter output tidak dapat ditentukan. Oleh itu, ia tidak sesuai digunakan di tempat-tempat di mana ketepatan pengukuran diperlukan. Pada masa ini, pembekal utama sensor jenis ini adalah di Jepun (pencipta), diikuti oleh China, baru-baru ini menyertai Korea Selatan, negara-negara lain seperti Amerika Syarikat juga mempunyai banyak kerja dalam bidang ini, tetapi tidak pernah dibawa ke arus perdana! China telah melaburkan tenaga kerja dan masa sebanyak Jepun dalam bidang ini, tetapi disebabkan oleh panduan dasar negara dan penyekatan maklumat sosial dan sebab-sebab lain selama bertahun-tahun, kualiti prestasi sensor gas semikonduktor yang popular di China jauh lebih rendah daripada produk Jepun. Saya percaya bahawa dengan kemajuan pasaran dan peningkatan modal swasta selanjutnya, sudah tiba masanya untuk sensor gas semikonduktor buatan China mencapai dan mengatasi tahap Jepun!

2. Sensor gas jenis pembakaran bermangkin

Sensor ini menyediakan lapisan pemangkin tahan suhu tinggi pada permukaan rintangan platinum, dan pada suhu tertentu, gas mudah terbakar memangkinkan pembakaran pada permukaan rintangan platinum, pembakaran adalah peningkatan suhu rintangan platinum, perubahan rintangan, nilai perubahan adalah fungsi kepekatan gas mudah terbakar.

Sensor gas pembakaran bermangkin mengesan gas mudah terbakar secara selektif: Mana-mana gas yang boleh dibakar boleh dikesan; Sensor tidak bertindak balas terhadap apa-apa yang tidak boleh terbakar. Sudah tentu terdapat banyak pengecualian untuk frasa "boleh mengesan apa-apa yang boleh terbakar", tetapi secara keseluruhan, selektiviti adalah betul. Sensor gas pembakaran bermangkin mempunyai kelebihan pengukuran yang tepat, tindak balas yang pantas dan jangka hayat yang panjang. Output sensor berkaitan secara langsung dengan risiko letupan alam sekitar, dan ia merupakan sejenis sensor dominan dalam bidang pengesanan keselamatan.

Kelemahan: Dalam julat gas mudah terbakar, tiada selektiviti. Api sedang berfungsi, dan terdapat bahaya kebakaran. Kebanyakan wap organik unsur adalah toksik kepada sensor. Pembekal utama sensor adalah di China, Jepun dan United Kingdom (negara pencipta)! China ialah pengguna terbesar (lombong arang batu) sensor ini, dan juga mempunyai teknologi pengeluaran sensor terbaik, walaupun terdapat pelbagai agen dalam propaganda gangguan terhadap pemahaman orang ramai tentang sensor ini, tetapi bagaimanapun, sensor gas pembakaran bermangkin adalah pengeluar arus perdana di dalam negara.

3. Sensor gas jenis kolam pengalir haba

Setiap gas mempunyai kekonduksian terma khususnya yang tersendiri, dan apabila kekonduksian terma dua atau lebih gas agak berbeza, kandungan salah satu komponen boleh dibezakan melalui elemen kekonduksian terma. Sensor ini telah digunakan untuk pengesanan hidrogen, pengesanan karbon dioksida dan pengesanan metana berkepekatan tinggi.

Sensor gas mempunyai julat aplikasi yang sempit dan banyak faktor pengehad. Ia merupakan produk kuno dan dibuat di seluruh dunia. Kualiti produk di seluruh dunia adalah serupa.

4. Sensor gas elektrokimia

Sebahagian besar gas mudah terbakar, toksik dan berbahaya mempunyai aktiviti elektrokimia dan boleh dioksidakan atau dikurangkan secara elektrokimia. Dengan menggunakan tindak balas ini, komposisi gas dapat dibezakan dan kepekatan gas dapat dikesan. Sensor gas elektrokimia mempunyai banyak subkelas:

(1) Sensor gas berasaskan bateri utama (juga dikenali sebagai ini adalah bateri yang kita gunakan untuk bateri kering, kecuali elektrod karbon dan mangan bateri digantikan dengan elektrod gas. Dalam kes sensor oksigen, oksigen dikurangkan pada katod, elektron mengalir melalui galvanometer ke anod, di mana logam plumbum teroksida. Magnitud arus berkaitan secara langsung dengan kepekatan oksigen. Sensor ini boleh mengesan oksigen, sulfur dioksida, klorin, dan sebagainya dengan berkesan.

(2) Sensor gas sel elektrolitik keupayaan malar, yang sangat berkesan untuk mengesan gas penurunan, prinsipnya berbeza daripada sensor sel asal, tindak balas elektrokimianya berlaku di bawah daya arus, merupakan sensor analisis Coulomb yang sebenar. Sensor ini telah berjaya digunakan untuk: Pengesanan karbon monoksida, hidrogen sulfida, hidrogen, ammonia, hidrazina dan gas lain merupakan sensor arus perdana untuk mengesan gas toksik dan berbahaya.

(3) Sensor gas jenis sel kepekatan, gas dengan aktiviti elektrokimia pada kedua-dua belah sel elektrokimia, secara spontan akan membentuk daya gerak elektrik kepekatan, magnitud daya gerak elektrik berkaitan dengan kepekatan gas, contoh kejayaan sensor ini ialah sensor oksigen untuk kereta, sensor karbon dioksida jenis elektrolit pepejal.

(4) Ciptaan ini berkaitan dengan sensor gas jenis arus had, iaitu sensor untuk mengukur kepekatan oksigen, dan menggunakan prinsip bahawa arus had dalam sel elektrokimia berkaitan dengan kepekatan pembawa untuk menyediakan sensor kepekatan oksigen (gas), yang digunakan untuk pengesanan oksigen kenderaan dan pengesanan kepekatan oksigen air keluli. Pembekal utama sensor ini kini berada di seluruh dunia, terutamanya di Jerman, Jepun, Amerika Syarikat, baru-baru ini menyertai beberapa pembekal Eropah baharu: Britain, Switzerland, dan sebagainya. China bermula lebih awal dalam bidang ini, tetapi proses perindustrian tidak berkesan.

5. Sensor gas inframerah

Kebanyakan gas mempunyai puncak penyerapan ciri di kawasan inframerah pertengahan, dan kepekatan gas boleh ditentukan dengan mengesan penyerapan kedudukan puncak penyerapan ciri. Sensor ini dahulunya merupakan instrumen analisis yang besar, tetapi dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan perkembangan industri sensor berdasarkan teknologi MEMS, isipadu sensor ini telah dikurangkan daripada 10 liter, 45 kg Big Mac, kepada kira-kira 2 ml (saiz ibu jari). Penggunaan pengesan inframerah tanpa sumber cahaya yang memodulasi menjadikan instrumen ini bebas sepenuhnya daripada bahagian mekanikal yang bergerak dan penyelenggaraan. Sensor gas inframerah boleh membezakan jenis gas dengan berkesan dan mengukur kepekatan gas dengan tepat.

Sensor ini telah berjaya digunakan untuk: Pengesanan karbon dioksida, metana. Pembekal semasa "sensor" ini adalah di Eropah! China kini 'separuh kosong' dalam bidang ini!

6. Sensor oksigen magnetik

Ini merupakan teras Penganalisis Oksigen magnetik, tetapi ia juga telah mencapai proses "sensor".

Ia disediakan berdasarkan prinsip bahawa oksigen di udara boleh ditarik oleh medan magnet yang kuat.

Sensor ini hanya boleh digunakan untuk pengesanan oksigen dan mempunyai selektiviti yang sangat baik. Hanya NOx di atmosfera yang boleh menghasilkan impak yang kecil, tetapi kerana kandungan gas gangguan ini selalunya sangat kecil, selektiviti teknologi analisis oksigen magnetik hampir unik! Produk perindustrian yang mantap, dengan pengeluar di seluruh dunia. (Saya bercakap, sudah tentu, tentang penganalisis oksigen sebagai meter tunggal, yang boleh dilihat sebagai sensor dalam julat tertentu.) Dan produk ini, yang dihasilkan dalam bentuk sensor tulen, adalah sesuatu yang baru-baru ini.)

7. Lain-lain

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan kemunculan teknologi baharu yang berterusan, teknologi sensor gas juga berada dalam revolusi yang sepadan. Pelbagai sensor gas juga menambah lapisan baharu. Walau bagaimanapun, sama ada sesetengah sensor harus disenaraikan di bawah nama sensor gas agak kontroversi, contohnya: pengesan PID, walaupun ia juga digunakan untuk pengesanan gas, walaupun saiznya sekecil saiznya, tetapi kerana ia tidak dapat benar-benar mencapai bebas penyelenggaraan, oleh itu, peralatan jenis ini, tidak kira betapa kecilnya saiznya, harus disenaraikan di bawah nama "instrumen pengesanan."

Di samping itu, sensor optik berasaskan gentian optik sedang berkembang pesat, dan walaupun ia tidak menimbulkan "ancaman" mutlak kepada sensor elektronik, kelebihan uniknya mungkin suatu hari nanti akan menjadi cemerlang. Akhir sekali, untuk tujuan komersial mereka sendiri, ahli perniagaan yang terlibat dalam penjualan sensor gas kadangkala membesar-besarkan keupayaan sensor tertentu dan mengelirukan pengelasan sensor, yang tidak kondusif untuk aplikasi sensor gas yang betul oleh pengguna. Malah, aplikasi sensor adalah subjek yang sama seperti pembuatan sensor.