Kluczowa zasada działania detektorów gazu na podczerwień
Detektor gazu na podczerwień jest powszechnie stosowanym urządzeniem do wykrywania gazu, które wykrywa gazy poprzez pomiar charakterystyki absorpcji gazów docelowych w zakresie widma podczerwieni. Detektory gazu na podczerwień mają zalety wysokiej precyzji, szybkiej reakcji i dobrej stabilności i są szeroko stosowane w obszarach monitorowania przemysłowego i środowiskowego.
Zasadę działania detektora gazu na podczerwień można podsumować w następujący sposób: źródło światła podczerwonego generuje wiązkę podczerwieni, która jest wykrywana poprzez transmisję mierzonego gazu w komorze gazowej, a następnie przechodzi przez filtr podczerwieni, aby dotrzeć do detektora podczerwieni. 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. Powszechnie stosowane źródła światła podczerwonego obejmują promieniowanie cieplne i półprzewodnikowe. Źródła światła podczerwonego oparte na promieniowaniu cieplnym zazwyczaj wykorzystują materiały takie jak przewody grzejne, emitery lub węgliki krzemu do emitowania promieniowania podczerwonego poprzez ogrzewanie oporowe. Półprzewodnikowe źródła światła podczerwonego zwykle wykorzystują-diody emitujące światło podczerwone (diody LED podczerwieni) jako źródła światła, które mają zalety w postaci małej mocy i długiej żywotności.
Zadaniem filtra podczerwieni jest selektywne przepuszczanie światła podczerwonego przy jednoczesnym blokowaniu światła o innych długościach fal. 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 sygnału światła podczerwonego na sygnał elektryczny w celu późniejszego przetwarzania. Powszechnie stosowane są dwa typy detektorów podczerwieni: fotoprzewodzące i termoelektryczne. Fotoprzewodzące detektory podczerwieni zazwyczaj wykorzystują materiały takie jak HgCdTe do konwersji sygnałów światła podczerwonego poprzez efekt fotoelektryczny. 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 absorpcji określonych długości fal światła podczerwonego jest różny dla różnych gazów, dlatego kluczowy jest dobór odpowiednich filtrów i detektorów. Po drugie, konieczna jest kalibracja detektora gazu na podczerwień do odpowiedniego mierzonego gazu. W trakcie procesu kalibracji należy dostarczyć próbkę gazu o znanym stężeniu i w oparciu o sygnał generowany przez próbkę dostosować czułość i zasięg przyrządu, aby zapewnić dokładność wyników detekcji.
W zastosowaniach praktycznych detektory gazu na podczerwień są często wyposażane w ekrany LCD lub interfejsy cyfrowe umożliwiające intuicyjne wyświetlanie wyników pomiarów. Jednocześnie dane można również przesłać do systemu przetwarzania danych w celu rejestracji i analizy po podłączeniu do komputera lub urządzenia do gromadzenia danych. Ponadto niektóre zaawansowane detektory gazów na podczerwień mogą być również wyposażone w urządzenia alarmowe. W przypadku wykrycia nieprawidłowego stężenia gazu, w odpowiednim czasie zostanie uruchomiony alarm, aby zapewnić bezpieczeństwo.
