Typer av gassensorer och deras tillämpningar i gasdetekterings- och övervakningsutrustning
Med utvecklingen av den petrokemiska industrin har typerna och användningsområdena för brandfarliga, explosiva och giftiga gaser ökat. När dessa gaser läcker under produktion, transport och användning, kommer det att orsaka förgiftning, brand och till och med explosionsolyckor, vilket allvarligt äventyrar människors liv och egendomssäkerhet. På grund av själva gasens spridbarhet, efter att en läcka har inträffat, kommer gasen att diffundera längs markytan under inverkan av yttre vindkraft och inre koncentrationsgradient, vilket bildar en förbränningsexplosion eller en giftig riskzon på olycksplatsen och expanderar farligt område.
När en gasläckageolycka inträffar måste motsvarande åtgärder vidtas så snart som möjligt för att minimera olycksförlusten. Snabb och tillförlitlig detektering av innehållet av vissa gaser i luften, snabba och effektiva avhjälpande åtgärder och korrekta deponeringsmetoder för att minska olyckor orsakade av läckage är nödvändiga förutsättningar för att undvika större egendom och olyckor. Detta ställer högre krav på gasdetekterings- och övervakningsutrustning. Som en viktig gasdetektor har gassensorn utvecklats kraftigt de senaste åren. Utvecklingen av gassensor gör dess tillämpning mer och mer omfattande.
Gassensor översikt
Utländska länder började forska och utveckla gassensorer på 1930-talet. Tidigare användes gassensorer främst för detektering och larm av kolgas, flytande petroleumgas, naturgas och gas i gruvor. För närvarande har de typer av gaser som behöver detekteras expanderat från de ursprungliga reducerande gaserna (H2, C4H10, CH4) till giftiga gaser (CO, NO2, H2S, NO, NH3, PH3).
Det finns många typer av gassensorer. Beroende på de olika gasavkännande materialen och gasavkännande egenskaper som används kan den delas in i halvledartyp, fast elektrolyttyp, elektrokemisk typ, kontaktförbränningstyp, polymertyp, etc.
Halvledargassensor
Denna sensor använder huvudsakligen halvledargaskänsliga material. Sedan halvledarmetalloxidgassensorn kom ut 1962 har den använts flitigt på grund av dess fördelar med hög känslighet och snabb respons, och har blivit en av de största och mest använda sensorerna i världen. Enligt de olika sätten att detektera den gasavkännande karakteristiska kvantiteten är den uppdelad i två typer: resistiv typ och icke-resistiv typ.
Resistiv halvledargassensor fungerar genom att detektera bytet av gassensor med gasinnehåll. Metalloxidkeramiska gaskänsliga material används huvudsakligen. Med forskning och utveckling av nya material som kompositmetalloxider och blandade metalloxider under de senaste åren har egenskaperna och tillämpningsområdet för denna gassensor förbättrats avsevärt. Till exempel: WO3-gassensor kan detektera NH3-koncentrationsintervall från 5 ppm till 50 ppm, ZnO-CuO-gassensor är mycket känslig för 200 ppm CO.
Icke-resistiva halvledargassensorer fungerar enligt principen att strömmen eller spänningen hos gassensorn ändras med gasinnehållet. Det finns huvudsakligen MOS-diodtyp och kopplingsdiodtyp och gassensor av typen fälteffektrör. De flesta av detekteringsgaserna är brännbara gaser som väte och silan.
Solid Electrolyte Gas Sensor
Gassensorer för fast elektrolyt använder fasta elektrolytgasavkännande material som gasavkännande element. Principen är att det gaskänsliga materialet genererar joner när det passerar genom gasen och bildar därigenom en elektromotorisk kraft och mäter den elektromotoriska kraften för att mäta gaskoncentrationen. På grund av den höga ledningsförmågan, goda känsligheten och selektiviteten hos denna sensor har den använts i stor utsträckning och har kommit in på nästan alla områden inom petrokemi, miljöskydd, gruvdrift, etc., näst efter metalloxidhalvledargassensorer. Till exempel YST-Au-WO3 för mätning av H2S, NH plus 4CaCO3 för mätning av NH3, etc.
Kontakta förbränningsgassensor
Den kan delas in i direktkontaktförbränningstyp och katalytisk kontaktförbränningstyp. Dess funktionsprincip är: när det gaskänsliga materialet aktiveras, oxideras den brandfarliga gasen och förbränns under inverkan av en katalysator, och den värme som genereras värmer upp värmetråden, vilket ändrar dess motståndsvärde och mäter resistansförändringen. för att mäta gaskoncentrationen. Denna sensor kan endast mäta brännbara gaser och är okänslig för obrännbara gaser. Till exempel har sensorer gjorda av beläggning av aktiva katalysatorer Rh och Pd på Pt-tråd bredspektrumegenskaper, det vill säga de kan detektera olika brännbara gaser. Kontaktförbränningsgassensorn är mycket stabil vid omgivningstemperatur och kan detektera de flesta brandfarliga gaser med den nedre explosionsgränsen. Det används i stor utsträckning vid övervakning och larm av brandfarliga gaser i petrokemiska anläggningar, skeppsvarv, gruvtunnlar, badrum, kök, etc.
Polymergassensor
Gassensorer som använder polymera gasavkännande material har utvecklats kraftigt under de senaste åren. När det polymera gasavkännande materialet möter en specifik gas kommer dess fysikaliska egenskaper såsom resistans, dielektricitetskonstant, materialytans akustiska vågutbredningshastighet och frekvens samt materialvikt att förändras. Det finns främst ftalocyaninpolymerer, LB-film, fenylcyanin-acetylen, polyvinylalkohol-fosforsyra, polyisobutylen, aminoundecylsilan, etc. Polymergasavkännande material spelar en viktig roll i upptäckten av giftiga gaser och matens fräschör på grund av deras enkla användning, enkel process, bra selektivitet vid rumstemperatur, lågt pris och enkel kombination med mikrostruktursensorer och akustiska ytvågsenheter. Beroende på de gasavkännande egenskaperna hos de använda materialen kan denna typ av sensor delas in i: polymerresistiva gassensorer som mäter gaskoncentrationen genom att mäta resistansen hos gasavkännande material; gassensorer av koncentrationsbatterityp som mäter den elektromotoriska kraften för att bestämma gaskoncentrationen genom att bilda en koncentrationscell när det gasavkännande materialet absorberar gas; akustiska ytvågsgassensorer som är gjorda baserat på principen att utbredningshastigheten eller frekvensen av ljudvågor på ytan av materialet ändras efter att den gasavkännande polymeren absorberar gas; Polymergassensorn har hög känslighet för specifika gasmolekyler, god selektivitet, enkel struktur, kan användas vid normal temperatur och kan komplettera bristerna hos andra gassensorer.
