Газови сензори полупроводникови и каталитични газови сензори
Полупроводникови газови сензори
Анализът на изтичането на газ се извършва от устройство като детектор за изтичане на газ. Основният принцип на работа на някои разновидности на такива устройства ще бъде предмет на тази статия.
Популярни са и газовите сензори от полупроводникови материали - полупроводникови газови сензори. Работата на този тип сензори е подобна на принципа на работа на каталитичните сензори: тя се основава на свойствата на абсорбцията на газ от повърхността на нагрят оксид. Това е тънък филм от метален оксид върху силициева пластина, който се поставя, като се използват същите процеси, използвани при производството на компютърни чипове. Абсорбцията на обикновен газ от повърхността на оксидния газ на пробата, последвана от каталитично окисление, води до промяна в електрическото съпротивление на оксидния материал и може да бъде свързана с концентрацията на пробния газ. Полупроводниковите газови сензори се загряват на повърхността до постоянна температура над 200 - 250 ° C, за да се ускори скоростта на реакция и да се намалят ефектите от промените в околната температура. Полупроводниковите газови сензори се характеризират с простота и достатъчна степен на надеждност и могат да имат висока степен на чувствителност. Те се използват широко в производството на евтини домашни газови детектори. В промишлеността обаче те са доста ненадеждни, тъй като не са достатъчно точни при определяне на отделни газове и също се влияят от промените в атмосферната температура и влажност. Може да се наложи да бъдат проверявани малко по-често от другите видове сензори, защото е известно, че губят чувствителност, ако не се наблюдават редовно. Те също така бавно реагират и се възстановяват от излагане на издухване.
Каталитични газови сензори
Най-често използваното устройство днес - датчик за каталитичен газ - всъщност това е модерна разработка на по-ранна взривозащитена лампа, тъй като се основава на принципа на изгаряне на газ и превръщането му във въглероден диоксид и вода. Каталитичният газов сензор за откриване на горими газове е от електрокаталитичен тип. Те се състоят от миниатюрен сензорен елемент, понякога наричан още топка, „пелистор“ или „сигистор“. Последните две са регистрирани търговски марки на търговски единици. Те са направени от електрически нагрята намотка от платинена тел, която първо е покрита с керамичен субстрат, като алуминиев оксид, а след това и покривна външна обвивка на паладиев или родиев катализатор, напръскана върху ториевия оксиден субстрат. Принцип на работа на газовия сензор от този тип е, че когато горивната смес газ/въздух преминава през повърхността на катализатора, се получава изгаряне и отделената топлина увеличава температурата на топката. Това от своя страна води до промяна в съпротивлението на платиновата намотка, която може да бъде измерена чрез използване на намотката като температурен сензор в стандартна верига с измервателен мост. Промяната в съпротивлението е пряко свързана с концентрацията на газ в околната среда, може да се покаже на измервателен уред или индикатор. За да се осигури температурна стабилност при променливи условия на околната среда, в сензорите за каталитичен газ се използват термично съвпадащи топчета. Те са на противоположните краища на електрическа верига на моста, където „чувствителен“ сензор реагира на всеки наличен горим газ, за разлика от балансирания пасивен или нечувствителен сензор. Пасивното функциониране се постига или чрез покриване на топката с тънък стъклен слой, или чрез дезактивиран катализатор. По този начин той действа само като компенсатор за всякакви външни промени в температурата или влажността. Детекторът за каталитичен газ е най-добре монтиран в здрав метален корпус зад пламъка - този принцип отговаря на изискванията за безопасност при проектиране. Това позволява на сместа газ/въздух да влезе в заграждението и до силно реактивния чувствителен елемент, но предотвратява разпространението на пламъка в околната среда. Пламегасителят леко ще намали скоростта на реакция на сензора, но в повечето случаи електрическата мощност ще покаже отчитане в рамките на секунди след откриването на газ. Тъй като кривата на реакцията се изравнява до голяма степен, когато се приближава до крайното отчитане, времето за реакция често се определя като времето, необходимо за достигане на 90% от окончателното му отчитане и следователно е известно като стойност T90. Стойността на T90 за каталитични сензори обикновено е 20-30 секунди.