Jak chronić się przed czadem i utleniającym się gazem?

Jak chronić się przed czadem i utleniającym się gazem?

Detektory gazów to niewielkie urządzenia, które warto mieć w swoim domu lub firmie, ponieważ nie raz mogą ostrzec przed ulatniającym się niebezpiecznym gazem bądź czadem. W zależności od aparatu, na rynku są dostępne detektory jedno i wielogazowe. Te drugie zazwyczaj stosowane są w dużych zakładach przemysłowych. Czym są oraz jak działają detektory gazów?

Detektory gazów – ogólna charakterystyka

Sercem detektora gazu jest element reagujący na podwyższone stężenie gazu – sensor gazu. W zależności od zastosowanego materiału – na powierzchni w elektronicznych detektorach gazu wyróżnia się cztery rodzaje sensorów: katalityczne, półprzewodnikowe, elektrochemiczne oraz absorpcyjne w podczerwieni (Infra-Red). W efekcie oddziaływania gazów na sensory następuje zmiana ich parametrów elektrycznych, które są łatwe do zmierzenia.

Działanie sensora katalitycznego bazuje na wykorzystaniu egzotermicznej reakcji katalitycznego utlenienia. Zastosowany sensor posiada element aktywny, który jest pokryty warstwą katalizatora oraz bierny – niezawierający katalizatora. Oba powyższe elementy umieszczone są we właściwym układzie elektronicznym, posiadają identyczną rezystencję w taj samej temperaturze. W momencie pojawienia się gazu palnego reakcja utlenienia następuje jedynie na elemencie aktywnym. Wydzielone ciepło powoduje wzrost temperatury i rezystencji aktywnego elementu oraz proporcjonalne do stężenia gazu. Niestety sensor nie jest wystarczająco selektywny, gdyż reaguje na każdy gaz, który utlenia się w obecności katalizatora.

Sensor półprzewodnikowy bazuje na zjawisku powierzchniowej absorpcji gazu na elemencie pomiarowym w ściśle określonej temperaturze. Gaz, który uległ absorpcji, powoduje zmianę rezystancji półprzewodnika, która jest zależna od stężenia gazu w powietrzu. W związku z tym, iż zmiana ta jest silnie nieliniowa, sensory tego typu wykorzystywane są w detektorach progowych, które sygnalizują przekroczenie danych stężeń gazów toksycznych lub wybuchowych. Dzięki odpowiedniemu doborowi składu półprzewodnika i temperatury pracy elementu pomiarowego możliwe jest uzyskanie znacznej selektywności sensora. Najbardziej precyzyjnym sensorem półprzewodnikowym jest sensor tlenku węgla, który pracuje w cyklach pomiarowych sterowanych mikroprocesorem.

Sensory elektrochemiczne są rodzajem ogniwa wytwarzającego prąd elektryczny. Natężenie prądu jest proporcjonalne stężenia gazu, które przenika do elektrolitu ogniwa. Poprzez dobór odpowiedniego elektrolitu można uzyskać wysoką selektywność sensora. Nie jest ona stuprocentowa, ponieważ sensor może zareagować na inne gazy o podobnych właściwościach chemicznych do mierzonego gazu. Podczas swojej pracy elektrolit zużywa się, co jest uzależnione od intensywności i czasu pracy sensora, a także stężenia gazów w jego otoczeniu. Producenci określają żywotność sensora w czystym powietrzu, a stopień jego zużycia jest możliwy do określenia poprzez zastosowanie odpowiedniej procedury z użyciem mieszaniny wzorcowej gazu. W związku z powyższym niezbędne jest wykonywanie korekt wskazań, czyli kalibracji detektorów zgodnie z informacją umieszczoną w instrukcji obsługi.

Sensor Infra-Red opiera się na wykorzystaniu zjawiska pochłaniania promieniowania podczerwonego przez wiązania chemiczne w cząsteczkach gazu. W zależności od charakterystycznej dla siebie długości fali różne wiązania pochłaniają określone promieniowanie. Dzięki takiemu sensorowi można zmierzyć stopień pochłaniania promieniowania prześwietlającego komorę pomiarową, w związku z czym możliwe jest określenie stężenia mierzonego gazu. Ten typ sensorów najczęściej stosowany jest w detektorach służących do precyzyjnego pomiaru stężeń CO2, propanu-butanu i metanu.