Виды газоанализаторов и их рабочий принцип

Как устроен анализатор газа?

Фактически все модели подобного рода устройств содержат в конструкции преобразователь (детектор), измерительный модуль и блок питания. Что же касается преобразователя, то практично его можно представить как нежный компонент, который и определяет наличие тех либо других элементов исследуемой смеси, отправляя подходящий сигнал. Этот сенсор может по-разному работать в зависимости от принципа фиксации веществ на основе химии.
Со своей стороны, обработку сигнала выполняет измерительный модуль. При его помощи анализаторы газа домашние для квартир не просто регистрируют факт наличия конкретной концентрации того либо другого компонента, но и отражают определенные величины на экране. В любом случае самые новые модели приборов предоставляют возможность индикации с выводом нескольких показателей смеси.

Для поддержки независимой и постоянной работоспособности в конструкции устройства предусматривается упомянутый выше блок питания. Это может быть и отсек с батарейками формата AAA, и аккумулятор. Главное, что он дает возможность применять анализатор газа даже там, где отсутствует доступ к розетке. Также есть и неподвижные сетевые модели на 220 В.

Оптические анализаторы газа

В рабочую основу оптического газоанализатора положено
свойство селективного поглощения разными газами потока излучения. В большинстве случаев
измерение селективного поглощения выполняется в инфракрасной части спектра –
в данной области особенно резко вырисовывается селективность поглощении отдельными
газами конкретной части инфракрасного излучения пропорционально его объемному
содержанию.
В
общем случае схема газоанализатора, работающая на этом принципе показана слева на схеме.
Схема содержит источник инфракрасного излучения, поток которого поступает в камеры
2-ух оптических каналов. Оба канала похожи в конструктивном исполнении, но
выделяются по «внутреннему содержанию». Сравнительная камера (левый канал)
заполнена свежим воздухом, а через объем рабочей камеры регулярно продувается
контролируемая газовая смесь.
Проходя
через объем рабочей камеры, поток излучения теряет часть энергии,
соответствующую линиям поглощения контролируемого компонента (красный поток) и
часть энергии, соответствующую линиям поглощения неизмеряемых элементов
(зеленый поток).
Через
сравнительную камеру с свежим воздухом поток излучения проходит без потерь
энергии.
После
оба потока излучения поступают в фильтровальные камеры, которые наполнены
неизмеряемыми элементами смеси газа и где полностью поглощается энергия,
соответственная их спектру.
Таким
образом, в измерительную камеру одновременно поступает два потока излучения,
результат вычитания энергий которых пропорционален концентрации определяемого
компонента.
Сигнал,
пропорциональный разности давлений в самых разных моделях может преобразовываться
в импульсы давления или микропоток газа, которые преобразовуются в электрический
сигнал при помощи конденсаторного микрофона или мостовой схемы со спрятанными
резисторами и поступает в схему индикации.

Виды прибора

Модели газовых детекторов отличают по множеству признаков – от способа локации до форм-фактора и степени такой же автономности. Но принципиальной и наиболее животрепещущей считается классификация по принципу действия сенсора. На основе этого признака можно отметить такие варианты бытовых газоанализаторов:

Термохимический. В этом случае измеряется излучение тепла химреакции с участием целевого компонента смеси газа. Очень часто исследуется процесс окисления с воздушными катализаторами.
Магнитный. Подобные модели как правило ориентируются на раскрытие кислорода и обозначение его концентрации. Рабочий принцип сенсора основывается на зависимости магнитной реакции на уровень содержания кислорода в смеси газа. К разным видам прибора можно отнести магнитомеханические и термомеханические аппараты.
Инфракрасный. Во время работы происходит поглощение отдельными частичками газовых паров ИК-излучения. В зависимости от длины волны и оптической схемы анализатор способна работать с точечным определением концентрации на уровне молекул различных типов элементов, которые состоят из нескольких атомов.

Искровые пневматические
анализаторы газа

Искровой
пневматический анализатор газа предназначается
для своевременного контроля концентрации горючих газов в воздушной обстановке. В
отличие от остальных типов газоанализаторов, которые предназначены для контроля
содержания конкретных элементов, искровой анализатор газа «всеяден» — он
определяет взрывоопасную концентрацию любых газовоздушных смесей.

Виды газоанализаторов и их принцип действия - пожарная безопасность

Рабочий принцип искрового газоанализатора
основывается на искусственно вызываемом взрыве конкретной порции анализируемого
воздуха, смешанного с некоторым количеством горючего газа в специализированной
камере, и по результатам формируют степень взрывоопасности контролируемого
воздуха.

Общий процесс газоанализа строго регламентирован и
все операции (дозирование, слияние, генерация искры, убирание продуктов взрыва)
происходят постепенно и синхронизируются блоком управления.
Рис.2. Блок-схема, поясняющая работу искрового
пневматического газоанализатора.

Процесс анализа течет так (Рис.2).
Часть воздуха, поступающего из помещения на анализ по цепочке «входной
огнепреградитель ОП 1– взрывная камера – выходной огнепреградитель ОП 2 –
открытый клапан Кл2 — эжектор» транспортируется на сброс.
Горючий газ с выхода дозатора поступает в
пульсирующую емкость и по команде на открытие клапана Кл1 из нее перетекает
через входной огнепреградитель во взрывную камеру. Слияние горючего газа с
анализируемым воздухом происходит при закрытом клапане Кл2.
В момент возникновения искры смесь в камере
загорается с дальнейшим взрывом. В результате взрыва давление в камере
увеличивается, измеряется датчиком давления. Величина этого давления определенно связана со степенью взрывоопасности
контролируемой атмосферы.

Что еще взять во внимание в подборе?

Кроме ключевых возможностей анализа газовой среды, нужно брать во внимание коммутационные способности и степень защищенности корпуса. Неподвижные и независимые датчики сигнализации не непременно должны поддерживать связь с электронными контроллерами и компьютерами. Однако если необходим анализатор газа бытовой с устройством выключения газоподачи, то лучше всего учесть присутствие подобных интерфейсов, как RS-232 (для соединений с компьютером) и реле управления для интеграции прибора в комплексные средства гарантии безопасности. Это даст возможность связать устройство с вытяжкой, регуляторами клапанов оборудования которое работает на газу и сиреной.
Степень защищенности самого прибора определяется маркировкой IP. Комнатные домашние модели, в основном, обеспечиваются классом пыле- и защищенности от влаги IP20. Самые же надежные и долговечные анализаторы газа имеют разноуровневую оболочку IP67, оберегающую от ударов, химических агрессивных сред и подтопления водой.
Чтобы правильно подобрать прибор для контроля воздуха зоны для работы, необходимо, прежде всего, исходить из списка примесей, которые необходимо определять. Более того, имеет большое значение класс опасности примесей: есть вариации устройств для взрывоопасной и взрывобезопасной среды.

Термокондуктометрические датчики

Работа термокондуктометрических
газоанализаторов основывается на зависимости теплопроводимости смеси газа от
наличия разных элементов, входящих в ее состав.
Измерительная ячейка датчика
представляет в большинстве случаев цилиндрический канал, заполняемый анализируемым газом и
сделанный из материала хорошо проводящего тепло. В середине канала размещается
элемент нагрева, запитанный от источника напряжения.

При заполнении ячейки воздухом и при
стабильном значении тока, температура ТЕНА станет иметь конкретную
температуру, при которой кол-во тепла, полученное элементом, будет равно
количеству тепла, отдаваемого им материалу канала вследствие теплопроводимости
воздуха.

Если взамен воздуха канал будет
заполнен газом с намного выделяющейся теплопроводимостью, то температура
ТЕНА поменяться, причем, если проводимость тепла газа будет
больше теплопроводимости воздуха, то температура элемента уменьшится, а если
меньше – повысится. Поэтому, меряя темепературу ТЕНА при помощи термопреобразователей, можно
судить о процентном содержании в смеси элементов с конкретной
теплопроводимостью.
Конструктивно
нежный измеритель газоанализатора (рис.3) представляет мостовую схему. Во
все 4-ре плеча моста включены равные по величине платиновые резисторы
Рис.3 Измерительная ячейка
термокондуктометрического газоанализатора.

R1 — R4. Резисторы R1и R3 являются
рабочими и расположены в каналах, через которые транспортируется анализируемая
смесь, а резисторы R2 и R4 – сравнительные и размещены в закрытых каналах,
заполненных воздухом.
При протечке через рабочие камеры
анализируемой смеси мост разбалансируется, причем величина разбаланса
пропорциональна теплопроводимости анализируемого компонента и, поэтому, его
концентрации, которая крепится вторичного типа прибором 2.
Рабочий принцип газоанализаторов, применяющих термохимические
датчики концентрации, построен на измерении увеличения температуры нагретой
платиновой нити, на поверхности которой происходит каталитическое сгорание
горючих элементов смеси газа.

Основой
измерительной схемы датчика (рис.4) считается мост Уитстона, но исключительно в отличии
от традиционной схемы в 2 плеча установлены терморезисторы R2 и R3: рабочий
терморезистор R3 размещен в камере,
через какую продувается анализируемая смесь, второй терморезистор R2 считается сравнительным и поставлен в герметичной
камере, заполненной воздухом. В другие два плеча установлены резисторы R1 и R4 из
манганиновой проволки.
Терморезисторы
греются током источника стабилизированного напряжения 1 до температуры, при
которой на ее поверхности происходит каталитическое сгорание анализируемого
компонента. В результате реакции горения температура терморезистора R3 сильно увеличивается и, как последствие, возрастает
его сопротивление, что нарушает равновесное состояние моста.
В большинстве случаев датчики
данного типа применяются в качестве сигнализаторов
при анализе горючих газов на производстве.

Заключение

Перед приобретением благоприятной модели прибора будет полезным проссчитать схему монтажа. Чтобы нежный компонент работал с самой большой эффективностью и точностью, его необходимо ставить в конкретных условиях. По этому характеристики целевого помещения могут также оказывать влияние на показатели выбора. Размещать бытовой анализатор газа сетевого газа рекомендуется в удалении от вентканалов, вытяжных систем и проемов окон.

Кондуктометры

Процесс измерения проводимости электричества выполняется
теми же методами, что и измерение сопротивления. Зависимость проводимости электричества
от концентрации раствора имеет фактически линейный характер и определяется его
физико-химическими качествами.
Чувствительным элементом устройства служит
кондуктометрическая ячейка, которая состоит из 2-ух электродов конкретной площади и
размещенных на определенном расстоянии между собой.
Для определения проводимости электричества во множестве
случаев применяют мостовую схему, которая используется для контроля
сопротивления. Чтобы исключить явления поляризации электродов, мост запитывается
переменным напряжением: изменение направления движения тока ликвидирует
поляризационное сопротивление.
Еще 1 вариант устранения поляризации
электродов, это применение четырехэлектродных кондуктометрических ячеек
(рис.5).