Máy dò khí và hóa chất được sử dụng để giám sát trong không gian hạn chế, phát hiện rò rỉ, thiết bị phân tích, v.v. và thường được thiết kế với khả năng phát hiện nhiều khí và hóa chất. Để biết thông tin về các loại cảm biến khác, vui lòng tham khảo bài viết của chúng tôi .

1. Gas detector là gì?

Cảm biến khí gas được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của khí trong một loạt các ứng dụng từ khí dễ cháy trong các nhà máy công nghiệp đến ethanol trong các máy kiểm tra nồng độ cồn trong hơi thở. 

2. Nguyên Lý hoạt động

2.1. Nguyên lý dò khí dựa trên Oxit kim loại

Các cảm biến khí phổ biến nhất dựa trên các oxit kim loại và được sử dụng để cảm nhận nhiều loại khí từ butan đến hydro. Được gọi là máy dò MQ, chúng có sẵn trong một loạt thiết bị. Ví dụ, cảm biến MQ2 phát hiện metan và butan. Cảm biến MQ138 phát hiện benzen và toluen.

Trái tim của cảm biến MQ2 là một phần tử gốm được phủ một lớp oxit thiếc. Phần tử được đốt nóng, làm cho ôxít thiếc phát ra các electron tự do. Trong môi trường không khí, các electron này kết hợp với oxy để không có dòng điện chạy qua cảm biến. 

Khi bầu khí quyển thay đổi do sự hiện diện của butan, một số electron còn lại không liên kết với oxy và một dòng điện nhỏ chạy qua cảm biến. Lượng oxy hiện diện càng thấp, càng có nhiều dòng điện chạy qua thiết bị, cho phép đo lường định lượng được lượng khí có trong bầu khí quyển. 

Phần tử cảm biến thường được bọc trong lưới để ngăn bụi xâm nhập và ngăn chặn sự đánh lửa của các khí dễ cháy từ sự đốt nóng của phần tử. Danh sách một phần các cảm biến dòng MQ bao gồm:

• MQ2 Mêtan, Butan, LPG, Khói
• MQ3 Rượu, Ethanol, Khói
• MQ4 Metan, CNG
• MQ5 Natural gas, LPG
• MQ6 LPG, Butan
• MQ7 Carbon Monoxide
• MQ8 Khí hydro

Hầu hết các cảm biến MQ có sẵn dưới dạng cảm biến trần hoặc dưới dạng mô-đun. Các mô-đun bao gồm bộ so sánh op-amp và chân đầu ra kỹ thuật số để cung cấp dấu hiệu về sự hiện diện của khí. Khi cần đo lượng khí (tính bằng ppm) đã định lượng, cảm biến trần được sử dụng cùng với bộ vi điều khiển.

2.2. Nguyên lý phát hiện hồng ngoại không phân tán

Một kỹ thuật cảm biến khác, được gọi là phát hiện hồng ngoại không phân tán (non-dispersive infrared detection), sử dụng ánh sáng hồng ngoại và một ống dẫn sóng được đóng gói (waveguide packaged) trên một nền tảng nhỏ để xác định quang phổ của một mẫu không khí. 

Các cảm biến này chủ yếu được sử dụng để giám sát CO 2 trong các ứng dụng giám sát không khí trong nhà và HVAC. 

2.3. Nguyên lý PID (photoionization detection)

Một phương pháp khác là PID, hoặc phát hiện quang hóa , được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi như xeton và chất thơm. Máy dò PID sử dụng ánh sáng UV năng lượng cao để ion hóa khí, tạo ra dòng điện tỷ lệ với lượng hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) có trong khí quyển.

3. Thiết bị dò khí cầm tay

Cảm biến khí và VOC được sử dụng trong một loạt các thiết bị cầm tay dành cho các ứng dụng như đi vào không gian hạn chế, bảo vệ phản ứng đầu tiên, phản ứng hazmat, v.v. Chúng cũng được sử dụng trong các cơ sở công nghiệp để giám sát sự hiện diện của rò rỉ khí xung quanh bể chứa, cơ sở sản xuất, v.v.

Ngành đóng gói thực phẩm sử dụng chúng để xác minh mức khí trong các gói có khí quyển đã được sửa đổi. Chúng được sử dụng trong nhiều môi trường làm việc nóng, nơi các tia lửa từ hàn và cắt có thể tạo ra các nguy cơ cháy và nổ.

Các thiết bị được xác định cho mục đích vào không gian hạn chế thường được trang bị máy bơm lấy mẫu từ xa để cho phép các kỹ thuật viên kiểm tra bầu khí quyển xem có khí hoặc mức oxy thấp trước khi vào không gian hay không. 

Các thiết bị di động cần được kiểm tra báo động hàng ngày, trong đó một lượng khí cao hơn điểm đặt báo động được đưa vào để đảm bảo hoạt động. Việc kiểm tra hiệu chuẩn nghiêm ngặt hơn thường được thực hiện hàng tháng. 

Các nhà sản xuất đôi khi cung cấp các giải pháp phần mềm và phần cứng để hỗ trợ quản lý các yêu cầu của chương trình giám sát khí.

4. Cảm biến dò khí lắp cố định

Các máy dò được lắp đặt cố định cũng có sẵn để giám sát khí tại các địa điểm trong toàn bộ nhà máy. Các mối nguy hiểm về khí được đặc trưng bởi mối đe dọa chính của chúng: độc hại , dễ cháy hoặc ngạt. 

Giám sát đa khí thường giám sát các loại này và để lại một hoặc hai kênh cảm biến có thể tùy chỉnh cho các loại khí cụ thể. Một số trong số này có khả năng hoán đổi trong các cảm biến khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu của ngành hoặc nhà máy.

5. Các ứng dụng cụ thể của Gas Detector

• Carbon dioxide là một chất khí không mùi, không màu và thường có liên quan đến các quy trình nông nghiệp, nhà máy bia và sản xuất nhiên liệu sinh học. 
• Amoniac khan được sử dụng trong sản xuất phân bón, chất nổ và làm chất làm lạnh trong nhiều ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống. 
• Sulfur dioxide được sử dụng trong chế biến bột giấy và giấy, chế biến hóa chất, lọc dầu, và trong sản xuất thực phẩm và đồ uống. 
• Hydro rất dễ cháy và được sử dụng trong quá trình lọc dầu thô cũng như trong sản xuất hóa chất, sản xuất thực phẩm, luyện kim loại và sản xuất điện tử. 
• Clo được sử dụng để sản xuất nhựa và thuốc trừ sâu, và trong ngành dược phẩm, thực phẩm và đồ uống, bột giấy và giấy, điện tử và xử lý nước thải.

Các khí này là đại diện của một số khí độc hại được sử dụng trong các cơ sở sản xuất và đại diện cho các đối tượng chung của máy dò và cảm biến khí.

Cảm ơn Bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc Bạn thành công!