ガス検知器の検知原理を詳しく解説
ガス検知器は、ガスの安全な濃度を検知するために特別に設計された機器です。 その動作原理は主に、ガスセンサーによって収集された物理的または化学的な非電気信号を電気信号に変換し、次に外部回路を介して上記の電気信号を整流およびフィルタリングすることを含みます。 処理された信号は対応するモジュールによって制御され、ガス検出が行われます。 ただし、ガス検知器の中核は内蔵センサー コンポーネントであり、検知されるさまざまなガスに基づいて検知技術の原理が区別されます。 その原則は主に次の 6 つのカテゴリに分類されます。
1) 触媒燃焼原理:
接触燃焼センサーは、触媒燃焼の熱効果原理を利用しており、検出素子と補償素子のペアで形成された測定ブリッジで構成されています。 一定の温度条件下では、可燃性ガスは検出素子担体の表面および触媒の作用により無炎燃焼します。 キャリアの温度が上昇し、それに伴い内部の白金線の抵抗も増加し、テンプブリッジのバランスを崩し、可燃性ガスの濃度に比例した電気信号を出力し、白金線の抵抗変化の大きさを測定することで、可燃性ガスの濃度を測定できます。
主に可燃性ガスの検出に使用され、出力信号の直線性が良好で、インデックスの信頼性が高く、価格が手頃で、他の不燃性ガスとの相互感染がありません。
2) 赤外線原理:
赤外線センサーは、一定の長さと体積の容器内に測定対象のガスを連続的に通過させ、容器の 2 つの透明な端面の 1 つから赤外線のビームを放射します。 赤外線センサーの波長が測定ガスの吸収スペクトルと一致すると、赤外線エネルギーが吸収され、測定ガスを通過する赤外線の強度減衰がランバート・ビールの法則を満たすことになります。 ガス濃度が高くなると、光の減衰も大きくなります。 このとき、赤外光の吸収は吸収物質の濃度に正比例するため、ガスによる赤外光の減衰を測定することでガス濃度を測定することができる。
長寿命 (耐用年数 3 ～ 5 年)、高感度、良好な安定性、毒性がなく、環境からの干渉が少なく、酸素に依存しません。 赤外線ガスセンサーは監視感度が高く、微量の PPB や低濃度の PPM グレードのガスであっても正確に識別できます。 測定範囲が広く、100%VOLガスの高濃度分析はもちろん、1ppbレベルの低濃度分析も可能です。
3) 電気化学原理:
電気化学センサーは通常、電極、電解質、半導体電極の 3 つの部分で構成されており、これらがセンサーの中心コンポーネントです。 これらは金属または半導体材料でできており、ガス分子と化学反応することができます。 電解質は、電極と半導体を接続して完全な回路を形成できる導電性の液体です。 半導体は、電極と電解質間の電流信号をデジタル信号に変換することができる特殊な材料であり、それによってガス濃度の検出を実現します。
電気化学ガスセンサーの動作原理は酸化還元反応に基づいています。 ガス分子が電極の表面に接触すると、酸化還元反応が起こり、電流信号が生成されます。 この電流信号は電解質を介して半導体に送信され、デジタル信号に変換されます。 デジタル信号のサイズはガス濃度に正比例するため、デジタル信号のサイズを測定することでガス濃度を決定できます。
主に有毒ガスの検出に使用され、高感度、速い応答速度、優れた信頼性、長寿命を備えています。 一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、窒素などのさまざまなガスを検出でき、産業、医療、環境保護などの分野で幅広く応用されています。
4) PID 光イオン化原理:
PID の原理は、有機ガスが UV 光源の励起下でイオン化するというものです。 PID では UV (紫外線) ランプが使用され、UV ランプの励起によって有機物がイオン化します。 イオン化された「フラグメント」は正と負の電荷を運び、その結果 2 つの電極間に電流が発生します。 検出器は電流を増幅し、機器や機器を介して VOC ガスの濃度を表示します。
主に精製業界の監視、危険化学物質漏洩の緊急対応、漏洩危険区域の定義、石油タンクステーションの安全監視、有機物排出浄化効率の監視に使用されます。
5) 熱伝導原理:
被測定ガスの濃度分析は、主に混合ガスの熱伝導率の変化を測定することで行われます。 通常、ガスセンサーの熱伝導率の違いは回路を通じて抵抗値の変化に変換されます。 従来の検出方法は、テスト対象のガスをガス室に送り込むことであり、ガス室の中心には感熱抵抗器、白金線、タングステン線などの感熱素子が配置されています。 混合ガスをある温度に加熱すると、その熱伝導率の変化が感温素子の抵抗変化に変換されます。 抵抗値の変化は比較的簡単に正確に測定できます。
6) 半導体原理:
半導体ガスセンサーは、半導体表面でのガスの酸化還元反応を利用して、敏感な部品の抵抗値を変化させます。 半導体デバイスが安定状態まで加熱され、半導体表面にガスが接触して吸着されると、吸着された分子はまず物体の表面で自由に拡散し、運動エネルギーを失います。 一部の分子は蒸発しますが、残りの分子は熱分解を受けて物体の表面に吸着します。 半導体の仕事関数が吸着分子の親和力より小さい場合、吸着分子はデバイスから電子を奪い、負イオン吸着となり、半導体表面に電荷層を形成します。
