В одной статье — о классификации и принципах работы газовых датчиков 

1.Каталитический датчик сжигания

Каталитический датчик сжигания в настоящее время является наиболее распространённым низкозатратным датчиком горючих газов. Внутри него находится пара маленьких «шариков», изготовленных из платиновой проволочной спирали, покрытой керамической основой. Один из них — чувствительный «шарик», являющийся детектирующим элементом, его поверхность покрыта слоем катализатора, который реагирует со всеми присутствующими горючими газами. Другой — инертный «шарик», который не реагирует ни с каким газом и служит лишь компенсационным элементом при изменении внешней температуры или влажности.

При нормальной работе платиновая проволочная спираль нагревается электрическим током до высокой температуры 450°C–500°C. При контакте с горючим газом на поверхности детектирующего элемента происходит реакция каталитического сжигания, температура повышается, сопротивление платиновой проволоки внутри соответственно возрастает. С помощью моста Уитстона можно точно измерить изменение сопротивления детектирующего элемента и таким образом рассчитать концентрацию детектируемого газа.

2.Полупроводниковый газовый датчик

Полупроводниковый газовый датчик часто используется для обнаружения горючих и токсичных газов в низких концентрациях. Его газочувствительным элементом является плёнка оксида металла, нанесённая на кремниевую пластину. При контакте детектируемого газа с оксидом металла газ адсорбируется на его поверхности, вызывая изменение сопротивления оксида металла, причём данное изменение сопротивления связано с изменением концентрации газа. Обычно поверхность полупроводникового датчика нагревается до постоянной температуры в диапазоне от 200°C до 250°C для увеличения скорости реакции и снижения влияния изменений температуры окружающей среды.

3.Инфракрасный газовый датчик

Инфракрасный газовый датчик в основном используется для обнаружения горючих газов и углекислого газа. По сравнению с каталитическим датчиком сжигания он обладает такими преимуществами, как лучшая стабильность, высокая точность, высокая помехоустойчивость, отсутствие отравления, пригодность для суровых условий эксплуатации, малый объём обслуживания и длительный срок службы. Обычно он рассматривается как высококлассная продукция для обнаружения горючих газов. Из-за ценового фактора его применение не столь широко, как каталитического датчика сжигания, однако по мере непрерывного прогресса и совершенствования технологий производства инфракрасных датчиков разница в цене между ними сокращается. В настоящее время наблюдается тенденция постепенной замены каталитических датчиков сжигания инфракрасными газовыми датчиками и быстрой модернизации продукции. Распространённые инфракрасные газовые датчики бывают двух типов: точечные и открытого оптического канала.

Точечный инфракрасный газовый датчик состоит из инфракрасного источника, оптической фокусирующей линзы, пробоотборной газовой кюветы и пироэлектрического датчика. Когда инфракрасный свет, излучаемый инфракрасным источником, проходит через пробоотборную газовую кювету, инфракрасные лучи определённой длины волны поглощаются детектируемым газом в кювете. Сравнивая интенсивность поглощённого инфракрасного света с интенсивностью эталонного инфракрасного света, можно получить концентрацию детектируемого газа.

Инфракрасный газовый датчик открытого оптического канала состоит из передающего и приёмного модулей и должен устанавливаться попарно. Передающий модуль посылает инфракрасный луч на приёмный модуль. При наличии детектируемого газа инфракрасные лучи определённой длины волны в световом пучке поглощаются газом. Сравнивая интенсивность поглощённого инфракрасного света на приёмном модуле с интенсивностью эталонного инфракрасного света, можно определить концентрацию детектируемого газа. Единицей измерения инфракрасного газового детектора открытого оптического канала является НПВ·м, то есть общая концентрация газа в оптическом пути, умноженная на расстояние.

4.Газовый датчик фотоионизации

Газовый датчик фотоионизации способен обнаруживать концентрации летучих органических соединений и других токсичных газов на крайне низком уровне (концентрации на уровне частей на миллион и даже частей на миллиард). Газовый датчик фотоионизации использует принцип ионизации газов светом для детектирования газов. В нём применяется источник ультрафиолетового света, который расщепляет органические вещества на положительные и отрицательные ионы, детектируемые прибором. Детектор регистрирует заряд ионизированного газа и преобразует его в токовый сигнал. После усиления и обработки тока отображается значение концентрации газа в частях на миллион. После детектирования ионы вновь восстанавливаются в исходный газ или пар. Датчик фотоионизации является неразрушающим датчиком, он не «сжигает» и не изменяет на длительное время детектируемый газ, поэтому газ после детектирования фотоионизационным датчиком может быть собран для дальнейших измерений.

5.Электрохимический газовый датчик

Электрохимический газовый датчик занимает незаменимое место в обнаружении токсичных и вредных газов. Электрохимический газовый датчик состоит из электролита, электродов и фильтра. Путём выбора соответствующего напряжения, электролита и материалов электродов детектируемый газ вступает в химическую реакцию на поверхности электрода и генерирует микроток, величина которого пропорциональна концентрации газа. Анализируя и обрабатывая этот ток, можно получить концентрацию детектируемого газа.