Τι είναι ένας αισθητήρας αερίου: τύποι, εφαρμογές και πλεονεκτήματα

Οι αισθητήρες αερίου μας βοηθούν να βρούμε επιβλαβή ή χρήσιμα αέρια στον αέρα.Αλλάζουν τα επίπεδα φυσικού αερίου σε σήματα που μπορούμε να μετρήσουμε.Εργάζονται σε σπίτια, οχήματα, νοσοκομεία, αγροκτήματα και εργοστάσια για να βεβαιωθείτε ότι οι άνθρωποι παραμένουν ασφαλείς και τα συστήματα λειτουργούν καλά.Αυτό το άρθρο εξηγεί ποιοι αισθητήρες αερίου είναι, πώς λειτουργούν, όπου χρησιμοποιούνται και πώς συγκρίνονται με τους αισθητήρες μονοξειδίου του άνθρακα.

Κατάλογος

Εικόνα 1: Μονάδα αισθητήρα αερίου

Τι είναι ο αισθητήρας αερίου;

Ένας αισθητήρας αερίου είναι μια συσκευή που βρίσκει και μετρά την παρουσία ενός συγκεκριμένου αερίου στον περιβάλλοντα αέρα.Λειτουργεί αλλάζοντας το επίπεδο του αερίου σε ηλεκτρικό σήμα - όπως αντίσταση, τάση ή ρεύμα - που μπορεί να μετρηθεί και να αναλυθεί.Ο τύπος του χρησιμοποιούμενου αισθητήρα εξαρτάται από το ανίχνευση του αερίου και πόσο ακριβής πρέπει να είναι η ανάγνωση.Ορισμένοι αισθητήρες δίνουν σταθερές αναγνώσεις, ενώ άλλοι αντιδρούν μόνο όταν τα επίπεδα αερίου φτάνουν σε ένα καθορισμένο σημείο.Για να παραμείνετε αξιόπιστοι, οι αισθητήρες αερίου χρειάζονται τακτικές δοκιμές και ρύθμιση.

Εφαρμογές αισθητήρα αερίου

Εικόνα 2: Εφαρμογές αισθητήρα αερίου

Οι αισθητήρες αερίου χρησιμοποιούνται σε πολλές περιοχές για να διατηρήσουν τους ανθρώπους ασφαλείς και να βοηθήσουν τα συστήματα να λειτουργούν ομαλά. Κατά οίκον, ανιχνεύουν διαρροές από σόμπες ή θερμαντήρες, βοηθώντας στην πρόληψη ατυχημάτων. Σε βιομηχανίες, παρακολουθούν επιβλαβείς καπνούς και εύφλεκτες ουσίες για να εξασφαλίσουν ασφαλείς συνθήκες εργασίας. Ιατρικές συσκευές Βασιστείτε σε αυτά τα εργαλεία για τον έλεγχο και τη διαχείριση των αναπνευστικών αερίων για τους ασθενείς. Οχήματα Χρησιμοποιήστε τα για να ελέγξετε τις εκπομπές και να βελτιώσετε την απόδοση καυσίμου. Στη γεωργία, βοηθούν στη διαχείριση των χώρων αποθήκευσης, αισθανόμενοι αλλαγές στα επίπεδα αερίου.Οι δημόσιοι χώροι επωφελούνται επίσης από αυτούς τους αισθητήρες, παρακολουθώντας την ατμοσφαιρική ρύπανση.Οι αισθητήρες αερίου συμβάλλουν στην προστασία της υγείας, στη βελτίωση της ασφάλειας και στη στήριξη καθαρότερων περιβαλλόντων.

Τύποι αισθητήρα αερίου

Οι αισθητήρες αερίου μπορούν να ομαδοποιηθούν με διάφορους τρόπους με βάση το σκοπό τους και τον τρόπο λειτουργίας τους.Ένας τρόπος είναι από τον τύπο αερίου που ανιχνεύουν - μερικοί είναι κατασκευασμένοι για εύφλεκτα αέρια, άλλα για τοξικά αέρια, και μερικά για οξυγόνο.Και τώρα, θα επικεντρωθούμε σε αισθητήρες αερίου που κατηγοριοποιούνται από τις αρχές τους.

Εικόνα 3: Τύποι αισθητήρων αερίου με βάση την αρχή της ανίχνευσης

Αισθητήρας αερίου ημιαγωγού

Οι αισθητήρες αερίου ημιαγωγών αποτελούν την πλειονότητα των τύπων αισθητήρων αερίου και χρησιμοποιούνται συνήθως για την ανίχνευση διαφόρων αερίων, ανιχνεύοντας αλλαγές στην ηλεκτρική αντίσταση.Αυτοί οι αισθητήρες χρησιμοποιούν μεταλλικά οξείδια όπως οξείδιο του κασσίτερου, οξείδιο βολφραμίου ή οξείδιο του ψευδαργύρου ως υλικό ανίχνευσης.Όταν τα μόρια αερίου αλληλεπιδρούν με την επιφάνεια, προκαλούν μετατόπιση της αγωγιμότητας, την οποία ο μετατροπέας μετατρέπεται στη συνέχεια σε ένα αναγνώσιμο σήμα.

Ο αισθητήρας χρησιμοποιεί ένα θερμαινόμενο στρώμα μεταλλικού οξειδίου ως επιφάνεια ανίχνευσης.Στον καθαρό αέρα, τα μόρια οξυγόνου κολλάνε σε αυτήν την επιφάνεια και παίρνουν δωρεάν ηλεκτρόνια από το υλικό, αυξάνοντας την αντίσταση.Όταν υπάρχει ένα αέριο στόχου, αντιδρά με το οξυγόνο, απελευθερώνοντας τα ηλεκτρόνια και μειώνοντας την αντίσταση.Αυτή η αλλαγή μετράται και μετατρέπεται σε ένα ηλεκτρικό σήμα που δείχνει το επίπεδο αερίου.

Αυτοί οι αισθητήρες αποτιμώνται για τον απλό σχεδιασμό τους, τον γρήγορο χρόνο απόκρισης, την υψηλή ευαισθησία και το χαμηλό κόστος.Οι κοινές χρήσεις περιλαμβάνουν ανιχνευτές μονοξειδίου του άνθρακα σε σπίτια, αναλυτές αναπνοής, οθόνες ποιότητας αέρα και συστήματα ανίχνευσης διαρροών αερίου στα εργοστάσια.

Ηλεκτροχημικός αισθητήρας αερίου

Οι ηλεκτροχημικοί αισθητήρες αερίου ανιχνεύουν το αέριο ενεργοποιώντας μια χημική αντίδραση στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου, παράγοντας ένα ηλεκτρικό σήμα (όπως το ρεύμα ή την τάση) ανάλογη προς τη συγκέντρωση αερίου.Έρχονται σε διάφορους τύπους, συμπεριλαμβανομένης της πρωτογενούς μπαταρίας, των κυττάρων ηλεκτρόλυσης, του κυττάρου συγκέντρωσης και του περιορισμού των αισθητήρων ρεύματος - κάθε κατάλληλη για συγκεκριμένα αέρια όπως οξυγόνο, μονοξείδιο του άνθρακα, αμμωνία ή διοξείδιο του θείου.

Αυτοί οι αισθητήρες λειτουργούν αφήνοντας το αέριο να περάσει από ένα μικρό άνοιγμα όπου αντιδρά με χημικά μέσα.Αυτή η αντίδραση δημιουργεί ένα μικρό ηλεκτρικό σήμα που αναφέρει πόσο αέριο υπάρχει.

Αυτοί οι αισθητήρες είναι συμπαγείς, ενεργειακά αποδοτικοί και προσφέρουν καλή ακρίβεια, γραμμικότητα και επαναληψιμότητα.Χρησιμοποιούνται ευρέως στην περιβαλλοντική παρακολούθηση, την ιατρική διάγνωση, τη βιομηχανική ασφάλεια και τις δοκιμές τροφίμων.

Αισθητήρας υπερύθρων αερίου (NDIR)

Οι αισθητήρες υπέρυθρων αερίων, γνωστοί επίσης ως αισθητήρες NDIR (μη διασπασμένης υπέρυθρης ακτινοβολίας), εργάζονται με λάμψη υπέρυθρου φωτός μέσω δείγματος αερίου.Τα διαφορετικά αέρια απορροφούν συγκεκριμένα μήκη κύματος αυτού του φωτός.Όταν υπάρχει αέριο, μειώνει την ποσότητα φωτός που φτάνει στον ανιχνευτή.Ο αισθητήρας μετρά αυτή την πτώση για να μάθει πόσο αέριο υπάρχει.

Αυτοί οι αισθητήρες δεν βασίζονται σε χημικές αντιδράσεις, γεγονός που τους καθιστά σταθερές, μακροχρόνιες και λιγότερο πιθανό να επηρεαστούν από άλλα αέρια.Είναι εξαιρετικά ακριβείς, χρειάζονται ελάχιστη συντήρηση και λειτουργούν με την πάροδο του χρόνου.Ωστόσο, μπορούν να είναι πιο ακριβά από άλλους τύπους, μπορεί να μην λειτουργούν καλά σε σκονισμένα ή υγρά μέρη και δεν μπορούν να μετρήσουν την ταχύτητα ροής αερίου.Οι αισθητήρες NDIR χρησιμοποιούνται σε οθόνες ποιότητας αέρα, συστήματα εκπομπών αυτοκινήτων, εργαλεία βιομηχανικής ασφάλειας και ιατρικό εξοπλισμό.

Φωτοακουστικός αισθητήρας αερίου

Οι αισθητήρες φωτοακουστικών αερίων συνδυάζουν NDIR και ακουστική τεχνολογία.Όταν απορροφάται μια παλμική δέσμη φωτός από μόρια αερίου, θερμαίνονται ελαφρώς, προκαλώντας κύματα πίεσης.Ένα μικρόφωνο ανιχνεύει αυτά τα ηχητικά κύματα και τα μετατρέπει σε ηλεκτρικά σήματα για τη μέτρηση της συγκέντρωσης αερίου.Τα μικρόφωνα MEMS χρησιμοποιούνται για συμπαγή, αποτελεσματική λειτουργία.

Αυτοί οι αισθητήρες είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι σε χαμηλά επίπεδα αερίου και μπορούν να σχεδιαστούν για συγκεκριμένα αέρια.Προσφέρουν γρήγορη ανταπόκριση, μέτρηση μη επαφής και μακροπρόθεσμη σταθερότητα.Κοινή στην περιβαλλοντική παρακολούθηση, ιατρική διάγνωση και βιομηχανική ασφάλεια, είναι ιδανικά για συνεχή παρακολούθηση.Ωστόσο, μπορεί να είναι ευαίσθητοι σε κραδασμούς ή θόρυβο και να απαιτούν πιο σύνθετη βαθμονόμηση και υψηλότερο κόστος.

Αισθητήρας αερίου MEMS

MEMS (μικρο-ηλεκτρο-μηχανικά συστήματα) Οι αισθητήρες αερίου χρησιμοποιούν μικροσκοπικά μηχανικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα που είναι χτισμένα σε τσιπ πυριτίου.Ανιχνεύουν αέρια χρησιμοποιώντας διάφορες τεχνικές, συμπεριλαμβανομένης της χωρητικής, θερμικής ή πιεζοηλεκτρικής ανίχνευσης, ανάλογα με το σχεδιασμό.Αυτοί οι αισθητήρες είναι εξαιρετικά μικρές, ελαφριές και ιδανικές για φορητές ή φορητές συσκευές.

Τα MEMS χρησιμοποιούνται ευρέως σε έξυπνα ηλεκτρονικά, συστήματα αυτοκινήτων, αεροσκάφη και βιομηχανικό αυτοματισμό.Τα οφέλη MEMS περιλαμβάνουν τη χρήση χαμηλής ισχύος, τις ακριβείς μετρήσεις και την εύκολη ενσωμάτωση σε συμπαγείς συσκευές.Ωστόσο, μπορούν να επηρεαστούν από περιβαλλοντικούς παράγοντες, έχουν περιορισμένο εύρος μέτρησης και μπορεί να φθαρεί ταχύτερα σε σκληρές συνθήκες.

Πλεονεκτήματα αισθητήρα αερίου

Εικόνα 4: Αισθητήρας αερίου NDIR

Οι αισθητήρες αερίου είναι χρήσιμοι επειδή μπορούν να βρουν επικίνδυνα ή χρήσιμα αέρια στον αέρα.Είναι μικρά, εύκολο στη χρήση και μπορούν να δώσουν γρήγορα αποτελέσματα.Μερικοί μπορούν να ελέγξουν ταυτόχρονα περισσότερα από ένα αέριο.Χρησιμοποιούνται σε σπίτια, εργοστάσια, αυτοκίνητα και νοσοκομεία για να βοηθήσουν τους ανθρώπους να κρατούν τους ανθρώπους ασφαλείς.

Αλλά οι αισθητήρες αερίου έχουν επίσης μερικά μειονεκτήματα.Μπορεί να χρειαστεί να ελεγχθούν και να προσαρμοστούν τακτικά για να παραμείνουν σωστά.Μερικοί μπορούν να σταματήσουν να λειτουργούν καλά αν είναι πολύ ζεστό, πολύ κρύο ή πολύ υγρό.Μπορούν επίσης να μπερδευτούν από άλλα αέρια κοντά.Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, μπορεί να μην λειτουργούν επίσης και ίσως χρειαστεί να αντικατασταθούν.

Αισθητήρας αισθητήρα αερίου έναντι μονοξειδίου του άνθρακα

Εικόνα 5: Αισθητήρας αερίου έναντι αισθητήρα μονοξειδίου του άνθρακα

Ένας αισθητήρας αερίου είναι ένα εργαλείο που χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση διαφορετικών αερομεταφερόμενων ουσιών.Μπορεί να σχεδιαστεί για να αναζητήσει ένα ευρύ φάσμα αερίων, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που καίγονται, βλάπτουν την υγεία ή την υποστήριξη της αναπνοής.Αισθητήρας αερίου που παρατηρείται σε μέρη όπως εργοστάσια, κουζίνες ή υπαίθριους σταθμούς για να διατηρήσουν τις περιοχές ασφαλείς.

Ένας αισθητήρας μονοξειδίου του άνθρακα (CO) είναι μια συσκευή ασφαλείας που ελέγχει τον αέρα για το μονοξείδιο του άνθρακα - ένα αέριο που δεν έχει χρώμα, οσμή ή γεύση, αλλά μπορεί να είναι θανατηφόρα εάν εισπραχθεί για πολύ καιρό.Αυτός ο τύπος αισθητήρα είναι κατασκευής για να ανταποκριθεί μόνο όταν το αέριο CO είναι παρόν σε επικίνδυνα ποσά.Στέλνει μια προειδοποίηση, όπως ένα δυνατό συναγερμό ή ένα σήμα σε ένα σύστημα, για να σας ενημερώσει ότι πρέπει να φύγουν ή να διορθώσουν το πρόβλημα.

Ο αισθητήρας μονοξειδίου του άνθρακα (CO) βρίσκεται σε σπίτια, αυτοκίνητα, γκαράζ, ξενοδοχεία και μέρη με σόμπες, θερμαντήρες ή κινητήρες που καίγονται καύσιμα.Δεδομένου ότι το μονοξείδιο του άνθρακα μπορεί να προέρχεται από ελαττωματικές συσκευές ή φτωχό αερισμό, ο αισθητήρας βοηθά στην πρόληψη ατυχημάτων δίνοντας έγκαιρη προειδοποίηση.Πολλοί αισθητήρες CO είναι μικροί, εύκολο στην εγκατάσταση και τρέχουν σε μπαταρίες ή ηλεκτρική ενέργεια.Μερικοί μπορούν ακόμη και να συνδεθούν με έξυπνα συστήματα για να στείλουν ειδοποιήσεις στο τηλέφωνό σας.

Σύναψη

Οι συσκευές που ελέγχουν την ποιότητα του αέρα παίζουν σημαντικό ρόλο στην καθημερινή ζωή.Μας προειδοποιούν για τους κινδύνους που μπορεί να μην παρατηρήσουμε και να υποστηρίξουμε καθαρότερους, ασφαλέστερους χώρους.Κάθε είδος λειτουργεί με τον δικό του τρόπο και ταιριάζει καλύτερα σε ορισμένα μέρη ή θέσεις εργασίας.Η εκμάθηση του τρόπου λειτουργίας των αισθητήρων βοηθά στην επιλογή του σωστού και τη χρήση του με τον σωστό τρόπο.