Ποιοι αισθητήρες χρησιμοποιούνται στους ανιχνευτές αερίων;

Ένας ανιχνευτής αερίων ανιχνεύει την παρουσία αερίων σε μια περιοχή. Όταν η συγκέντρωση αερίου υπερβαίνει τη ρυθμισμένη τιμή συναγερμού του αισθητήρα, ο ανιχνευτής αερίου εκπέμπει ηχητικό συναγερμό, εμφανίζει ορατό συναγερμό και δείχνει τη μετρούμενη συγκέντρωση αερίου στην οθόνη του ανιχνευτή αερίου. Οι ανιχνευτές αερίων μπορούν να ανιχνεύσουν εύφλεκτα αέρια, οξυγόνο και τοξικά αέρια. Οι συνήθεις τύποι αισθητήρων που χρησιμοποιούνται στους ανιχνευτές αερίων είναι οι ηλεκτροχημικοί αισθητήρες, οι καταλυτικοί αισθητήρες, οι αισθητήρες φωτοϊονισμού (PID), οι αισθητήρες υπερύθρων, οι γαλβανικοί αισθητήρες και οι αισθητήρες ημιαγωγών.

Ηλεκτροχημικοί αισθητήρες

Με έναν ηλεκτροχημικό αισθητήρα μπορούν να ανιχνευθούν τοξικά αέρια όπως CO, H2S, NH3, Cl2, NO2, SO2 κ.λπ. Ένας ηλεκτροχημικός αισθητήρας λειτουργεί με το αέριο που εισέρχεται στον αισθητήρα μέσω μιας πορώδους μεμβράνης σε ένα ηλεκτρόδιο όπου οξειδώνεται ή ανάγεται. Η ποσότητα του παραγόμενου ρεύματος καθορίζεται από το πόσο αέριο οξειδώνεται στο ηλεκτρόδιο, υποδεικνύοντας τη συγκέντρωση του αερίου.

Καταλυτικοί αισθητήρες

Με έναν καταλυτικό αισθητήρα μπορούν να ανιχνευθούν καύσιμα αέρια. Ο καταλυτικός αισθητήρας αποτελείται από δύο πηνία σύρματος λευκόχρυσου, το καθένα ενσωματωμένο σε σφαιρίδιο αλουμίνας που συνδέεται ηλεκτρικά σε κύκλωμα γέφυρας Wheatstone. Το ενεργό σφαιρίδιο περιέχει έναν καταλύτη που επιτρέπει στις καύσιμες ενώσεις να οξειδωθούν, θερμαίνοντας έτσι το σφαιρίδιο ακόμη περισσότερο και αλλάζοντας την ηλεκτρική του αντίσταση. Η προκύπτουσα διαφορά τάσης μεταξύ της ενεργού και της παθητικής χάντρας είναι ανάλογη της συγκέντρωσης όλων των παρόντων καύσιμων αερίων και ατμών. Ο καταλυτικός αισθητήρας απαιτεί τουλάχιστον 12% οξυγόνο στην ατμόσφαιρα για την οξείδωση. Ο καταλυτικός αισθητήρας μπορεί να δηλητηριαστεί από ενώσεις όπως σιλικόνες, ορυκτά οξέα, χλωριωμένες οργανικές ενώσεις και ενώσεις θείου.

Αισθητήρες φωτοϊονισμού (PID)

Ένας αισθητήρας PID ανιχνεύει τη συγκέντρωση των παρόντων πτητικών οργανικών ενώσεων (VOC), τοξικών αερίων ή/και ατμών, εκφρασμένων σε μέρη ανά εκατομμύριο (PPM). Ένας αισθητήρας PID δεν ανιχνεύει συγκεκριμένα αέριο ή ένωση. Όλες οι πτητικές οργανικές ενώσεις εμφανίζονται ως μία κοινή τιμή στην οθόνη του ανιχνευτή PID. Σε έναν ανιχνευτή PID, το προς μέτρηση αέριο εκτίθεται σε φωτόνια υψηλής ενέργειας, συνήθως στην περιοχή UV. Τα μόρια του δείγματος αερίου χάνουν προσωρινά ένα ηλεκτρόνιο μόλις έρθουν σε επαφή με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται θετικά φορτισμένα ιόντα.

Το αέριο είναι ηλεκτρικά φορτισμένο και τα ιόντα παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτός ο παραγόμενος ηλεκτρισμός αποτελεί τη βάση του σήματος μέτρησης του ανιχνευτή PID. Το βασικό σήμα μέτρησης ενισχύεται στον ανιχνευτή PID και μετατρέπεται σε μετρούμενη τιμή σε ppm. Ένας ανιχνευτής PID ανιχνεύει όλα τα αέρια με χαμηλότερη τιμή IP από τη λυχνία με την οποία είναι εξοπλισμένος ο ανιχνευτής PID. Για να καθοριστεί η τιμή ανάγνωσης σε ένα συγκεκριμένο αέριο, το βασικό σήμα μέτρησης πρέπει να πολλαπλασιαστεί με τον συντελεστή απόκρισης που σχετίζεται με το συγκεκριμένο αέριο. Πρόκειται για έναν συντελεστή μετατροπής του μετρούμενου αερίου σε σχέση με το αέριο στο οποίο έχει βαθμονομηθεί ο μετρητής PID (συνήθως 100 ppm ισοβουτυλενίου).

Αισθητήρες υπερύθρων (IR)

Με τους αισθητήρες υπερύθρων μπορούν να ανιχνευθούν υδρογονάνθρακες και άλλα ενεργά αέρια υπερύθρων, όπως υδρατμοί και CO2. Ένας αισθητήρας υπερύθρων χρησιμοποιεί ακτινοβολία που διέρχεται μέσα από γνωστό όγκο αερίου. Η ενέργεια από την ακτίνα του αισθητήρα απορροφάται σε συγκεκριμένα μήκη κύματος ανάλογα με τις ιδιότητες του συγκεκριμένου αερίου. Η ενέργεια σε αυτό το μήκος κύματος συγκρίνεται με ένα μήκος κύματος εκτός της περιοχής απορρόφησης. Η διαφορά ενέργειας μεταξύ αυτών των δύο μηκών κύματος είναι ανάλογη της συγκέντρωσης του παρόντος αερίου.

Γαλβανικοί αισθητήρες

Με έναν γαλβανικό αισθητήρα μπορεί να ανιχνευθεί το οξυγόνο. Ένας ηλεκτρογαλβανικός αισθητήρας καυσίμου είναι ένας ηλεκτροχημικός αισθητήρας που καταναλώνει ένα καύσιμο για να παράγει μια ηλεκτρική έξοδο μέσω μιας χημικής αντίδρασης.

Αισθητήρες ημιαγωγών

Με έναν αισθητήρα ημιαγωγών μπορούν να ανιχνευθούν υδρογόνο, οξυγόνο, αλκοόλ και επιβλαβή αέρια όπως το CO. Ένας αισθητήρας ημιαγωγών χρησιμοποιείται επίσης στα αλκοολόμετρα. Ένας αισθητήρας ημιαγωγών ανιχνεύει αέρια μέσω μιας χημικής αντίδρασης που λαμβάνει χώρα όταν το αέριο έρχεται σε άμεση επαφή με τον αισθητήρα. Η ηλεκτρική αντίσταση στον αισθητήρα μειώνεται όταν έρχεται σε επαφή με το αέριο. Αυτή η μεταβολή της αντίστασης χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης του αερίου.