गैस डिटेक्टरों के पता लगाने के सिद्धांत को विस्तार से समझाइए
गैस डिटेक्टर एक उपकरण है जिसे विशेष रूप से गैसों की सुरक्षित सांद्रता का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसके कार्य सिद्धांत में मुख्य रूप से गैस सेंसर द्वारा एकत्र किए गए भौतिक या रासायनिक गैर विद्युत संकेतों को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करना और फिर बाहरी सर्किट के माध्यम से उपरोक्त विद्युत संकेतों को सुधारना और फ़िल्टर करना शामिल है। गैस का पता लगाने के लिए संसाधित संकेतों को संबंधित मॉड्यूल द्वारा नियंत्रित किया जाता है। हालाँकि, गैस डिटेक्टर का मूल एक अंतर्निहित सेंसर घटक है, जो पता लगाए गए विभिन्न गैसों के आधार पर पहचान प्रौद्योगिकी सिद्धांतों को अलग करता है। इसके सिद्धांतों को मुख्यतः निम्नलिखित छह श्रेणियों में विभाजित किया गया है:
1) उत्प्रेरक दहन सिद्धांत:
उत्प्रेरक दहन सेंसर उत्प्रेरक दहन के थर्मल प्रभाव सिद्धांत का उपयोग करता है, जिसमें पहचान तत्वों और क्षतिपूर्ति तत्वों को जोड़कर एक मापने वाला पुल शामिल होता है। कुछ निश्चित तापमान स्थितियों के तहत, दहनशील गैस का पता लगाने वाले तत्व वाहक की सतह पर और उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत ज्वलनशील दहन होता है। वाहक तापमान बढ़ता है, और इसके अंदर प्लैटिनम तार प्रतिरोध भी तदनुसार बढ़ता है, जिससे संतुलन पुल संतुलन खो देता है और दहनशील गैस की एकाग्रता के आनुपातिक विद्युत संकेत आउटपुट करता है, प्लैटिनम तार के प्रतिरोध में परिवर्तन की परिमाण को मापकर, दहनशील गैसों की सांद्रता निर्धारित की जा सकती है।
मुख्य रूप से दहनशील गैसों का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाता है, जिसमें अच्छे आउटपुट सिग्नल रैखिकता, विश्वसनीय सूचकांक, किफायती मूल्य और अन्य गैर-दहनशील गैसों के साथ कोई क्रॉस संक्रमण नहीं होता है।
2) इन्फ्रारेड सिद्धांत:
एक इन्फ्रारेड सेंसर लगातार एक निश्चित लंबाई और आयतन के कंटेनर के माध्यम से मापी जाने वाली गैस को पास करता है, और कंटेनर के दो पारदर्शी अंत चेहरों में से एक से इन्फ्रारेड प्रकाश की किरण उत्सर्जित करता है। जब इन्फ्रारेड सेंसर की तरंग दैर्ध्य मापी गई गैस के अवशोषण स्पेक्ट्रम के साथ मेल खाती है, तो इन्फ्रारेड ऊर्जा अवशोषित हो जाती है, और मापी गई गैस से गुजरने वाली इन्फ्रारेड प्रकाश की तीव्रता क्षीणन लैंबर्ट बीयर के नियम से मिलती है। गैस की सांद्रता जितनी अधिक होगी, प्रकाश का क्षीणन उतना ही अधिक होगा। इस बिंदु पर, अवरक्त प्रकाश का अवशोषण अवशोषित सामग्री की सांद्रता के सीधे आनुपातिक होता है, और इस प्रकार गैस द्वारा अवरक्त प्रकाश के क्षीणन को मापकर गैस सांद्रता को मापा जा सकता है।
लंबी सेवा जीवन (सेवा जीवन के 3 से 5 वर्ष), उच्च संवेदनशीलता, अच्छी स्थिरता, और कोई विषाक्तता नहीं, पर्यावरण से कम हस्तक्षेप, और ऑक्सीजन पर कोई निर्भरता नहीं। इन्फ्रारेड गैस सेंसर में उच्च निगरानी संवेदनशीलता होती है, और वे पीपीबी की थोड़ी मात्रा या पीपीएम ग्रेड गैसों की कम सांद्रता को भी सटीक रूप से अलग कर सकते हैं। माप सीमा विस्तृत है, और यह आम तौर पर उच्च सांद्रता 100% वीओएल गैस का विश्लेषण कर सकती है, साथ ही 1पीपीबी स्तर कम सांद्रता विश्लेषण का भी विश्लेषण कर सकती है।
3) विद्युतरासायनिक सिद्धांत:
इलेक्ट्रोकेमिकल सेंसर में आमतौर पर तीन भाग होते हैं: इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोलाइट्स और सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रोड, जो सेंसर के मुख्य घटक हैं। वे धातु या अर्धचालक सामग्री से बने होते हैं और गैस अणुओं के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया कर सकते हैं। इलेक्ट्रोलाइट एक प्रवाहकीय तरल है जो एक पूर्ण सर्किट बनाने के लिए इलेक्ट्रोड को अर्धचालकों से जोड़ सकता है। सेमीकंडक्टर एक विशेष सामग्री है जो इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के बीच वर्तमान सिग्नल को डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित कर सकती है, जिससे गैस एकाग्रता का पता लगाया जा सकता है।
इलेक्ट्रोकेमिकल गैस सेंसर का कार्य सिद्धांत रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं पर आधारित है। जब गैस के अणु इलेक्ट्रोड की सतह के संपर्क में आते हैं, तो वे ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया से गुजरते हैं, जिससे एक वर्तमान संकेत उत्पन्न होता है। इस वर्तमान सिग्नल को इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से अर्धचालक तक प्रेषित किया जा सकता है और फिर डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित किया जा सकता है। डिजिटल सिग्नल का आकार सीधे गैस सांद्रता के समानुपाती होता है, इसलिए डिजिटल सिग्नल के आकार को मापकर गैस सांद्रता निर्धारित की जा सकती है।
उच्च संवेदनशीलता, तेज प्रतिक्रिया गति, अच्छी विश्वसनीयता और लंबी सेवा जीवन के साथ मुख्य रूप से जहरीली गैसों का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाता है। यह विभिन्न गैसों, जैसे कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन आदि का पता लगा सकता है। इसका उद्योगों, स्वास्थ्य देखभाल, पर्यावरण संरक्षण और अन्य क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग हैं।
4) पीआईडी फोटोआयनाइजेशन सिद्धांत:
पीआईडी का सिद्धांत यह है कि कार्बनिक गैसें यूवी प्रकाश स्रोत के उत्तेजना के तहत आयनित होंगी। पीआईडी एक यूवी (पराबैंगनी) लैंप का उपयोग करता है, और कार्बनिक पदार्थ यूवी लैंप के उत्तेजना के तहत आयनित होता है। आयनित "टुकड़े" सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज ले जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप दो इलेक्ट्रोड के बीच विद्युत प्रवाह होता है। डिटेक्टर करंट को बढ़ाता है और उपकरणों और उपकरणों के माध्यम से वीओसी गैस की सांद्रता को प्रदर्शित करता है।
मुख्य रूप से रिफाइनिंग उद्योग की निगरानी, खतरनाक रासायनिक रिसाव की आपातकालीन हैंडलिंग, रिसाव के लिए खतरनाक क्षेत्रों को परिभाषित करने, तेल टैंक स्टेशनों की सुरक्षा निगरानी और कार्बनिक पदार्थ निर्वहन शुद्धिकरण दक्षता की निगरानी के लिए उपयोग किया जाता है।
5) तापीय चालकता सिद्धांत:
मापी गई गैस की सांद्रता का विश्लेषण मुख्य रूप से मिश्रित गैस की तापीय चालकता में परिवर्तन को मापकर प्राप्त किया जाता है। आमतौर पर, गैस सेंसर की तापीय चालकता में अंतर एक सर्किट के माध्यम से प्रतिरोध में परिवर्तन में परिवर्तित हो जाता है। पारंपरिक पता लगाने की विधि गैस को गैस कक्ष में परीक्षण के लिए भेजना है, जहां गैस कक्ष का केंद्र एक थर्मोसेंसिटिव तत्व है, जैसे थर्मोसेंसिटिव अवरोधक, प्लैटिनम तार, या टंगस्टन तार। एक निश्चित तापमान तक गर्म करने पर, मिश्रित गैस की तापीय चालकता में परिवर्तन थर्मोसेंसिव तत्व के प्रतिरोध में परिवर्तन में परिवर्तित हो जाता है। प्रतिरोध मान में परिवर्तन को सटीक रूप से मापना अपेक्षाकृत आसान है।
6) अर्धचालक सिद्धांत:
सेमीकंडक्टर गैस सेंसर संवेदनशील घटकों के प्रतिरोध मूल्य में परिवर्तन का कारण बनने के लिए सेमीकंडक्टर की सतह पर गैस के ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया का उपयोग करके बनाए जाते हैं। जब एक अर्धचालक उपकरण को स्थिर अवस्था में गर्म किया जाता है और अर्धचालक सतह के साथ गैस के संपर्क पर अधिशोषित किया जाता है, तो अधिशोषित अणु पहले वस्तु की सतह पर स्वतंत्र रूप से फैलते हैं, और अपनी गतिज ऊर्जा खो देते हैं। कुछ अणु वाष्पित हो जाते हैं, जबकि शेष अणु वस्तु की सतह पर थर्मल अपघटन और सोखना से गुजरते हैं। जब अर्धचालक का कार्य फ़ंक्शन अधिशोषित अणु की आत्मीयता से कम होता है, तो अधिशोषित अणु उपकरण से इलेक्ट्रॉनों को दूर ले जाएगा और एक नकारात्मक आयन सोखना बन जाएगा, जो अर्धचालक सतह पर एक चार्ज परत प्रस्तुत करेगा।
