Что такое газовый датчик？
По сути, газовые датчики работают на основе физического или химического взаимодействия между газами и материалами на поверхности датчика. Будь то обнаружение вредных утечек газа в промышленном производстве, мониторинг безопасности газа в домашних условиях или даже анализ дыхательных газов в медицинской сфере, газовые датчики играют незаменимую роль. Благодаря разработке Интернета вещей и технологий интеллектуального дома сценарии применения датчиков газовых датчиков постоянно расширяются, а требования к их чувствительности, селективности и стабильности становятся все более высокими.
Как работает газовый датчик？
Принцип работы с датчиком полупроводникового газа
инфракрасный газПринцип работы датчиков
Другой типФизические принципы на основе принципов, такие как инфракрасный газовый датчики. Полный инфракрасный газовый датчик состоит из инфракрасного источника света, оптической камеры, инфракрасного детектора и схемы кондиционирования сигнала. Этот тип датчика производится с использованием поглощения конкретных частотных инфракрасных спектров газами. Инфракрасный свет испускается с излучающего конца и направлен на приемный конец, и когда присутствует газ, он поглотит инфракрасный свет, уменьшая количество полученного света, тем самым обнаруживая содержание газа. В настоящее время более продвинутые инфракрасные датчики используют двойную длину двойной длины, двойной прием, чтобы сделать обнаружение более точным и надежным.
Электрохимические газовые датчики принцип работы
Существуют также электрохимические газовые датчики, принцип работы которого: во -первых, интересующее вещество реагирует на электрохимическом электроде, создавая электрохимическую реакцию, которая преобразует химическое изменение на электроде в электрический сигнал. Этот сигнал может быть электрическим током, разностью потенциалов или значением сопротивления и т. Д. Во -вторых, в датчике есть справочный электрод, который обеспечивает эталонный потенциал, чтобы сделать выходной сигнал электрохимического датчика более точным и стабильным. Наконец, выходной сигнал датчика усиливается через схему усиления сигнала и преобразуется в цифровой сигнал для обработки компьютером.
Строительство газового датчика
Меточная диаграмма внутренней структуры газового датчика
Чувствительный элемент является ядром датчика, ответственным за взаимодействие с газом. Для полупроводниковых газовых датчиков чувствительный элемент представляет собой пленку из оксида металла, покрытую керамической трубкой или кремниевой подложкой. Рядом с ним обычно наблюдается нагревательный проволока, которая используется для нагрева чувствительного материала до определенной рабочей температуры (обычно 200-400 и DEG; C) для повышения его реакционной активности с помощью газа.
Функция схемы преобразования заключается в преобразовании физических или химических изменений (таких как изменения сопротивления, тока и интенсивности света), генерируемых чувствительным элементом в стандартные электрические сигналы (такие как напряжение или ток) для последующей обработки и анализа. Эта часть обычно включает в себя электронные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и эксплуатационные усилители.
Корпус не только защищает внутреннюю структуру, но и разработано с определенными воздушными отверстиями, чтобы позволить целевому газу вводить и плавно контактировать с чувствительным элементом, предотвращая влияние мешающих факторов, таких как пыль и водяной пара. Материал корпуса обычно представляет собой пластиковый или металл, а уровень его защиты варьируется в зависимости от сценария нанесения.
Вспомогательные компоненты могут включать элементы температурной компенсации. Поскольку на характеристики многих чувствительных материалов влияют температура, температурная компенсация может повысить точность измерения датчика. Существуют также свинцовые клеммы для подключения датчика к внешним цепям.
Типы газовых датчиков на основе принципов зондирования
Полупроводниковые (металлические) газовые датчики
Эти датчикиПолагаются на материалы оксида металлов (например, диоксид олова, оксид вольфрама, оксид цинка), которые реагируют на определенные газы. В чистом воздухе молекулы кислорода прилипают к поверхности материала, захватывая электроны и поддерживая устойчивость высокой (и ток низким). Когда присутствуют целевые газы, они реагируют с кислородом, высвобождая электроны и снижая сопротивление - это изменение сопротивления измеряется для определения концентрации газа.
Преимущества: Небольшой размер, низкая стоимость, быстрый ответ и пригодность для обнаружения метана, пропана, угарного газа и т. Д.
Приложения: Газ утечка, очистки воздуха, системы безопасности кухни и домашние детекторы.Ограничения: Более низкая точность по сравнению с другими типами, что делает их идеальными для ежедневного использования, но не сценариев с высокой точностью.
Электрохимические газовые датчики
Эти датчики содержат жидкости или гели, которые реагируют со определенными газами, генерируя слабый электрический ток, пропорциональный концентрации газа и MDASH; чем выше концентрация, тем сильнее ток. Они преуспевают в обнаружении и количественной оценке газов с высокой точностью.Преимущества: Компактные, энергоэффективные, стабильные результаты и надежные для токсичных газов, таких как угарный газ, хлор или сероводород.
Приложения: Руковолочные детекторы, защитные шлемы, воздушные мониторы в помещении, медицинскую диагностику и инструменты промышленной безопасности.
Ограничения: Ограниченный срок службы (1 & ndash; 3 года) из -за старения компонентов, требуя замены с течением времени.
Инфракрасные (IR/NDIR) газовые датчики
Незерсивные инфракрасные (NDIR) датчики излучают инфракрасный свет и измеряют, сколько поглощается газами и MDASH; Каждый газ имеет уникальный «отпечаток пальцев» для определенных длин волн. Пониженная интенсивность света в детекторе указывает на наличие газа и концентрацию.Преимущества: Нет движущихся частей или химических реакций, приводящих к длительному сроку службы, высокой точности и низкого обслуживания.
Приложения: Обнаружение углекислого газа, метана или хладагента в системах отопления, теплиц, хранения продуктов и управления вентиляцией.
Ограничения: Больший размер, более высокая стоимость и восприимчивость к помехам пыли/влажности.
Каталитические датчики газа из бисера
Эти датчики используют небольшие нагретые элементы, покрытые специальной смесью. Когда горючие газы контактируют с элементами, поверхностные реакции увеличивают их температуру и MDASH; Это изменение тепла измеряется для оценки концентрации газа.Преимущества: Прочный, надежный для взрывных газов и широко используется в тяжелой промышленности.
Приложения: Нефтеперерабатывающие заводы, химические установки и оборудование для обработки топлива.
Ограничения: Зависеть от кислорода для функционирования и может пропустить определенные типы газа.
Детекторы фотоионизации (PID)
PID используют интенсивный ультрафиолетовый свет, чтобы ионизировать молекулы газа в заряженные частицы, генерируя ток, который указывает на присутствие газа. Они преуспевают в обнаружении летучих органических соединений (ЛОС), таких как бензол или формальдегид.Преимущества: Быстрый ответ, высокая чувствительность к низким концентрациям.
Приложения: Лаборатории, участки опасных отходов и портативные полевые детекторы.
Ограничения: Не универсальный (пропускает несколько газов) и относительно дорого.
Фотоакустические датчики газа
Комбинируя NDIR и акустическую технологию, эти датчики используют импульсные молекулы с тепловым газом, создавая волны давления (звук), обнаруженные микрофонами и MDASH; Прочность сигнала коррелирует с концентрацией газа.Преимущества: Высокая чувствительность, бесконтактные измерения, долгосрочная стабильность и пригодность для низких уровней газа.
Приложения: Мониторинг окружающей среды, медицинская диагностика и непрерывные системы промышленной безопасности.
Ограничения: Чувствителен к вибрации/шуму, сложной калибровке и более высокой стоимости.
MEMS -газовые датчики
Датчики микроэлектромеханических систем (MEMS) интегрируют крошечные механические/электронные компоненты на кремниевых чипах, используя емкостное, термическое или пьезоэлектрическое зондирование. Они сверхлегкие и легкие.Преимущества: Низкое энергопотребление, легкая интеграция в компактные устройства и точная для портативных/носимых технологий.
Приложения: Интеллектуальная электроника, автомобильные системы, беспилотники и промышленная автоматизация.
Ограничения: Подвержен факторам окружающей среды, ограниченным диапазону измерений и более короткой продолжительности жизни в суровых условиях.
Газовые датчики теплопроводности
Они измеряют, как легко тепло проходит через воздух, используя нагретый провод & MDASH; присутствие газа изменяет теплопроводность, которая измеряется для идентификации типа газа.Преимущества: Стабильные, без химических реакций, подходящих для инертных газов, таких как гелий или аргон.
Приложения: Лаборатории, чистые комнаты и заполнения газа.
Ограничения: Менее распространены для токсичных или горючих газов, сосредотачиваясь в основном на анализе состава газа.
Каждый тип уравновешивает точность, стоимость, размер и срок службы, делая их подходящими для конкретных сценариев и MDASH; от безопасности домохозяйства до промышленного мониторинга точности.
Датчик газа против датчика угарного газа
| Аспект | Газовый датчик | Датчик монооксида углерода |
|---|---|---|
| Цель | Обнаружает широкий диапазон газов (зависит от типа). | Исключительно обнаруживает угарный газ (CO). |
| Специфичность | Неспецифический (нацеливается на несколько газов). | Очень специфичный для CO. |
| Технология | Разнообразны (полупроводник, инфракрасный, каталитический и т. Д.). | В основном электрохимические (оптимизированные для CO). |
| Фокус использования | Разнообразные (промышленные, экологические и т. Д.). | Критическая безопасность для токсичного воздействия СО. |
Заключение
Газовые датчики повышают безопасность в различных средах, обнаруживая вредные газы. Понимание того, как они работают, и выбор правильного датчика позволяет вам эффективно использовать их дома, на рабочем месте или в любом месте чистого воздуха является приоритетом.
Горячие продукты SIC
71421LA55J8 UPD441651844BF5-E40-EQ3-A SST39VF800A-70-4C-B3KE IS66WV1M16DBLL-555BLI-TR AS4C32M16SB-7BIN W25Q16FWSNIG
AS7C34098A-20JIN 752369-581-c W957D6HBCX7I TR IS61LPS12836EC-200B3LI MX25L12875FMI-10G QG82915PL
Информация о продукте отSIC Electronics LimitedПолем Если вы заинтересованы в продукте или нужны параметры продукта, вы можете связаться с нами онлайн в любое время или отправить нам электронное письмо: sales@sic-chip.com.
Газовый датчик Часто задаваемые вопросы [FAQ]
1. Потребляют ли газовые датчики много энергии?
Это зависит от типа. Электрохимические и каталитические датчики обычно используют очень небольшую мощность (миллиампер), что делает их подходящими для устройств с батарейным питанием, таких как портативные детекторы. Тем не менее, инфракрасные датчики часто нуждаются в большей мощности (иногда ватт) из -за их источников света и сложной электроники, поэтому они лучше для проводных настроек.
2. Могут ли газовые датчики ложная тревога?
Да, и это чаще, чем вы думаете. Вмешательство газов является большим виновником, например, датчик СО может реагировать на пары этанола. Высокая влажность или внезапные температуры также могут отбросить показания. Выбор датчика со встроенным интерференционным фильтрацией помогает, но ни один датчик не является на 100% иммунным.
3. Как газовые датчики обрабатывают низкие концентрации газа?
Чувствительность варьируется: некоторые могут обнаружить газы в частях на миллиард (PPB) диапазонов (полезных для мониторинга окружающей среды), в то время как другие забирают только части на миллион (ppm) или выше (хорошо для обеспечения безопасности). Например, формальдегидные датчики часто нуждаются в чувствительности уровня PPB, в то время как детекторы пропана фокусируются на PPM, чтобы вызвать оповещения перед рисками зажигания.
4. Есть ли датчики газа, которые работают в взрывной среде?
Абсолютно - «по сути безопасные» датчики предназначены для взрывной атмосферы (например, нефтеперерабатывающих заводов или шахт). Они запечатаны, чтобы искры не было самому датчику разжигания легковоспламеняющихся газов, и они соответствуют строгим стандартам безопасности (например, Atex или UL класс I Div 1).
5. Могут ли газовые датчики быть откалиброванными дома?
Наверное, нелегко. Профессиональная калибровка требует доступа к точным, известным концентрациям целевого газа, что невозможно для большинства пользователей. Некоторые производители предлагают калибровочные наборы для промышленных датчиков, но домашние пользователи обычно должны отправлять устройство обратно производителю или сервисному центру.
6. Нужно ли очистить газовые датчики?
Иногда да. Пыль, масло или мусор могут блокировать впускной газ датчика, снижая отзывчивость. Каталитические датчики, в частности, могут быть «отравлены» силиконами или свинцами, которые покрывают чувствительный элемент. Нежная очистка с помощью сжатого воздуха (избегая жидкостей) может помочь, но тяжелое загрязнение часто означает замену датчика.
7. Как быстро датчики газа реагируют на утечки газа?
Время ответа варьируется от миллисекундов до секунд. Каталитические датчики реагируют быстро (под секунду) на легковоспламеняющиеся газы, что имеет решающее значение для безопасности. Электрохимические датчики могут занять 2–10 секунд для стабилизации, в то время как инфракрасные датчики могут быть немного медленнее (5–20 секунд), но более последовательными.
8. Есть ли датчики беспроводного газа?
Да, многие современные датчики подключаются через Bluetooth, Wi-Fi или Lora для удаленного мониторинга. Они популярны в Smart Homes (ссылка на приложения для оповещений) или промышленных настройки, где проводка сложна, как крупные склады. Однако время автономной работы может быть компромиссом-беспроводные функции часто уделяют питание быстрее.
9. Могут ли газовые датчики обнаружить газ через стены или барьеры?
Нет, газы должны напрямую достичь чувствительного элемента датчика. Стены, герметичные контейнеры или даже толстые пластиковые кожухи могут блокировать поток газа, что приводит к отсроченным или пропущенным обнаружениям. Размещение является ключевым-сенсоры должны находиться на открытых площадках, где газ, вероятно, накапливается, например, вблизи потолков для более легких газов (метана) или полов для более тяжелых (пропан).
10. Что произойдет, если датчик газа подвергается воздействию уровней газа выше его диапазона?
Это может «насыщать» - датчик не может различить очень высокие концентрации, поэтому показания максимально не имеют. В крайних случаях высокие уровни могут повредить чувствительный элемент: например, обнаружение каталитического датчика концентрациям газа, намного превышающему его предел, может сжечь катализатор, что делает его бесполезным. Вот почему многие детекторы включают защиту от перегрузки, чтобы временно отключаться.
Список желаний (0 пунктов)