Types de capteurs de gaz et leurs applications dans les équipements de détection et de surveillance des gaz
Avec le développement de l'industrie pétrochimique, les types et les domaines d'application des gaz inflammables, explosifs et toxiques ont augmenté. Une fois que ces gaz s'échappent pendant la production, le transport et l'utilisation, cela provoquera des empoisonnements, des incendies et même des explosions, mettant gravement en danger la vie des personnes et la sécurité des biens. En raison de la diffusibilité du gaz lui-même, après une fuite, le gaz se diffusera le long de la surface du sol sous l'action de la force du vent externe et du gradient de concentration interne, formant une explosion de combustion ou une zone de danger toxique sur le site de l'accident, et élargissant le Zone dangereuse.
Lorsqu'un accident de fuite de gaz se produit, les mesures correspondantes doivent être prises dès que possible pour minimiser les pertes accidentelles. Une détection rapide et fiable de la teneur de certains gaz dans l'air, des mesures correctives rapides et efficaces et des méthodes d'élimination correctes pour réduire les accidents causés par les fuites sont des conditions nécessaires pour éviter des dommages matériels et corporels importants. Cela impose des exigences plus élevées en matière d’équipement de détection et de surveillance des gaz. En tant que détecteur de gaz important, le capteur de gaz a été considérablement développé ces dernières années. Le développement du capteur de gaz rend son application de plus en plus étendue.
Présentation du capteur de gaz
Les pays étrangers ont commencé à rechercher et à développer des capteurs de gaz dans les années 1930. Dans le passé, les capteurs de gaz étaient principalement utilisés pour la détection et l'alarme du gaz de houille, du gaz de pétrole liquéfié, du gaz naturel et du gaz dans les mines. À l'heure actuelle, les types de gaz qui doivent être détectés sont passés des gaz réducteurs d'origine (H2, C4H10, CH4) aux gaz toxiques (CO, NO2, H2S, NO, NH3, PH3).
Il existe de nombreux types de capteurs de gaz. Selon les différents matériaux de détection de gaz et les caractéristiques de détection de gaz utilisés, il peut être divisé en type semi-conducteur, type électrolyte solide, type électrochimique, type à combustion par contact, type polymère, etc.
Capteur de gaz à semi-conducteur
Ce capteur utilise principalement des matériaux semi-conducteurs sensibles aux gaz. Depuis la sortie du capteur de gaz à oxyde métallique à semi-conducteur en 1962, il a été largement utilisé en raison de ses avantages de haute sensibilité et de réponse rapide, et est devenu l'un des capteurs les plus grands et les plus utilisés au monde. Selon les différentes manières de détecter la quantité caractéristique de détection de gaz, elle est divisée en deux types : le type résistif et le type non résistif.
Le capteur de gaz à semi-conducteur résistif fonctionne en détectant le changement de capteur de gaz avec la teneur en gaz. Des matériaux sensibles aux gaz en céramique d'oxyde métallique sont principalement utilisés. Avec la recherche et le développement de nouveaux matériaux tels que les oxydes métalliques composites et les oxydes métalliques mixtes ces dernières années, les caractéristiques et la gamme d'applications de ce capteur de gaz ont été considérablement améliorées. Par exemple : le capteur de gaz WO3 peut détecter une plage de concentration de NH3 allant de 5 ppm à 50 ppm, le capteur de gaz ZnO-CuO est très sensible à 200 ppm de CO.
Les capteurs de gaz à semi-conducteurs non résistifs fonctionnent sur le principe selon lequel le courant ou la tension du capteur de gaz change en fonction de la teneur en gaz. Il existe principalement des capteurs de gaz de type diode MOS et de type diode à jonction, ainsi que des capteurs de gaz de type tube à effet de champ. La plupart des gaz détectés sont des gaz combustibles tels que l'hydrogène et le silane.
Capteur de gaz à électrolyte solide
Les capteurs de gaz à électrolyte solide utilisent des matériaux de détection de gaz à électrolyte solide comme éléments de détection de gaz. Le principe est que le matériau sensible au gaz génère des ions lors du passage à travers le gaz, formant ainsi une force électromotrice et mesurant la force électromotrice pour mesurer la concentration du gaz. En raison de la conductivité élevée, de la bonne sensibilité et de la sélectivité de ce capteur, il a été largement utilisé et est entré dans presque tous les domaines de la pétrochimie, de la protection de l'environnement, des mines, etc., juste derrière les capteurs de gaz à semi-conducteurs à oxyde métallique. Par exemple, YST-Au-WO3 pour mesurer H2S, NH plus 4CaCO3 pour mesurer NH3, etc.
Contacter le capteur de gaz de combustion
Il peut être divisé en type de combustion par contact direct et en type de combustion par contact catalytique. Son principe de fonctionnement est le suivant : lorsque le matériau sensible au gaz est sous tension, le gaz inflammable est oxydé et brûlé sous l'action d'un catalyseur, et la chaleur générée chauffe le fil chauffant, modifiant ainsi sa valeur de résistance et mesurant le changement de résistance. pour mesurer la concentration du gaz. Ce capteur ne peut mesurer que les gaz combustibles et est insensible aux gaz non combustibles. Par exemple, les capteurs fabriqués en enduisant des catalyseurs actifs Rh et Pd sur un fil de platine ont des caractéristiques à large spectre, c'est-à-dire qu'ils peuvent détecter divers gaz combustibles. Le capteur de gaz de combustion par contact est très stable à température ambiante et peut détecter la plupart des gaz inflammables avec la limite inférieure d'explosion. Il est largement utilisé dans la surveillance et l'alarme des gaz inflammables dans les usines pétrochimiques, les chantiers navals, les tunnels miniers, les salles de bains, les cuisines, etc.
Capteur de gaz polymère
Les capteurs de gaz utilisant des matériaux polymères de détection de gaz ont été considérablement développés ces dernières années. Lorsque le matériau polymère de détection de gaz rencontre un gaz spécifique, ses propriétés physiques telles que la résistance, la constante diélectrique, la vitesse et la fréquence de propagation des ondes acoustiques à la surface du matériau et le poids du matériau changent. Il existe principalement des polymères de phtalocyanine, du film LB, de la phénylcyanine acétylène, de l'alcool polyvinylique-acide phosphorique, du polyisobutylène, de l'aminoundécylsilane, etc. Les matériaux polymères de détection de gaz jouent un rôle important dans la détection des gaz toxiques et de la fraîcheur des aliments en raison de leur facilité d'utilisation, processus simple, bonne sélectivité à température ambiante, prix bas et combinaison facile avec des capteurs à microstructure et des dispositifs à ondes acoustiques de surface. Selon les propriétés de détection de gaz des matériaux utilisés, ce type de capteur peut être divisé en : capteurs de gaz résistifs polymères qui mesurent la concentration de gaz en mesurant la résistance des matériaux de détection de gaz ; des capteurs de gaz de type batterie à concentration qui mesurent la force électromotrice pour déterminer la concentration de gaz en formant une cellule de concentration lorsque le matériau de détection de gaz absorbe du gaz ; des capteurs de gaz à ondes acoustiques de surface fabriqués sur la base du principe selon lequel la vitesse ou la fréquence de propagation des ondes sonores à la surface du matériau change après que le polymère détectant le gaz absorbe le gaz ; Le capteur de gaz polymère présente une sensibilité élevée à des molécules de gaz spécifiques, une bonne sélectivité, une structure simple, peut être utilisé à température normale et peut compléter les déficiences d'autres capteurs de gaz.
