Zasada działania detektora gazu na podczerwień
Detektor gazu na podczerwień jest powszechnie stosowanym urządzeniem do wykrywania gazu, którego wykrywanie odbywa się poprzez pomiar charakterystyki absorpcji gazu docelowego w zakresie widma podczerwieni. Detektory gazów na podczerwień mają zalety, takie jak wysoka precyzja, szybka reakcja i dobra stabilność, i są szeroko stosowane w dziedzinach monitorowania przemysłowego i środowiskowego.
Zasadę działania detektora gazów na podczerwień można po prostu podsumować w następujący sposób: źródło światła podczerwonego generuje wiązkę podczerwieni, która jest wykrywana poprzez transmisję mierzonego gazu w komorze gazowej, a następnie dociera do detektora podczerwieni poprzez podczerwień filtr. Detektor podczerwieni przekształca odebrany sygnał światła podczerwonego na sygnał elektryczny związany ze stężeniem mierzonego gazu, a następnie wzmacnia i przetwarza sygnał, aby ostatecznie wyświetlić lub wyprowadzić wartość stężenia.
W detektorach gazu na podczerwień źródło światła podczerwonego jest kluczowym elementem. Istnieją dwa powszechnie stosowane źródła światła podczerwonego: typu promieniowania cieplnego i typu półprzewodzącego. Źródła światła podczerwonego typu promieniowania cieplnego zazwyczaj wykorzystują materiały takie jak przewody grzejne, emitery lub węgliki krzemu do emitowania promieniowania podczerwonego poprzez ogrzewanie oporowe. Półprzewodzące źródła światła podczerwonego zazwyczaj wykorzystują diody elektroluminescencyjne podczerwone (LED IR) jako źródła światła, które mają zalety, takie jak niska moc i długa żywotność.
Funkcja filtra podczerwieni polega na selektywnej transmisji światła podczerwonego przy jednoczesnym ekranowaniu innych długości fal światła. W zależności od charakterystyki i wymagań detekcyjnych badanego gazu można dobrać różne długości fal filtrów podczerwieni. Detektory podczerwieni służą do odbierania światła podczerwonego przechodzącego przez filtry i przekształcania sygnałów światła podczerwonego na sygnały elektryczne w celu późniejszego przetwarzania. Powszechnie stosowane są dwa detektory podczerwieni: fotoprzewodzący i termoelektryczny. Fotoprzewodzące detektory podczerwieni zazwyczaj wykorzystują materiały takie jak HgCdTe do konwersji sygnałów światła podczerwonego poprzez efekty fotoelektryczne. Termoelektryczne detektory podczerwieni osiągają konwersję sygnału poprzez pomiar zmian temperatury generowanych przez sygnały światła podczerwonego.
W przypadku stosowania detektora gazów na podczerwień, pierwszym krokiem jest potwierdzenie właściwości absorpcyjnych mierzonego gazu w kierunku światła podczerwonego. Stopień, w jakim różne gazy absorbują określone długości fal światła podczerwonego, jest różny, dlatego kluczowy jest wybór odpowiednich filtrów i detektorów. Po drugie, konieczna jest kalibracja detektora gazu na podczerwień do odpowiedniego mierzonego gazu. W procesie kalibracji należy podać próbkę mierzonego gazu o znanym stężeniu i na podstawie sygnału generowanego przez próbkę dostosować czułość i zasięg przyrządu, aby zapewnić dokładność wyników detekcji.
W zastosowaniach praktycznych detektory gazów na podczerwień są często wyposażone w ekrany LCD lub interfejsy cyfrowe umożliwiające wizualne wyświetlanie wyników pomiarów. Jednocześnie dane można również przesłać do systemu przetwarzania danych w celu rejestracji i analizy poprzez podłączenie komputerów lub urządzeń do gromadzenia danych. Dodatkowo niektóre zaawansowane detektory gazów na podczerwień mogą być także wyposażone w urządzenia alarmowe, które w przypadku wykrycia nieprawidłowego stężenia gazu mogą w odpowiednim czasie wywołać alarm, zapewniając bezpieczeństwo.
Podsumowując, detektory gazów na podczerwień wykrywają gaz poprzez pomiar charakterystyki absorpcji gazów docelowych w zakresie widma podczerwieni. Zasada działania opiera się na synergistycznym działaniu źródła światła podczerwonego, filtra podczerwieni i detektora podczerwieni. W przypadku stosowania detektora gazu na podczerwień należy dobrać odpowiednie filtry i detektory w oparciu o charakterystykę mierzonego gazu oraz skalibrować i ustawić odpowiedni zakres pracy i czułość.
