गैस डिटेक्टर के पता लगाने के सिद्धांत को विस्तार से समझाइए।
गैस डिटेक्टर एक ऐसा उपकरण है जिसे विशेष रूप से गैस की सुरक्षित सांद्रता का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका कार्य सिद्धांत मुख्य रूप से गैस सेंसर द्वारा एकत्र किए गए भौतिक या रासायनिक गैर-विद्युत संकेतों को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करना है, और फिर बाहरी सर्किट के माध्यम से उपरोक्त विद्युत संकेतों को सुधारना और फ़िल्टर करना है, और इन संसाधित संकेतों के माध्यम से संबंधित मॉड्यूल को नियंत्रित करके गैस का पता लगाना है। हालाँकि, गैस डिटेक्टर का मूल अंतर्निहित सेंसर घटक है। पता लगाई गई विभिन्न गैसों के अनुसार, पता लगाने की तकनीक के सिद्धांत अलग-अलग होते हैं, और सिद्धांतों को मुख्य रूप से निम्नलिखित छह श्रेणियों में विभाजित किया जाता है:
1) उत्प्रेरक दहन सिद्धांत:
उत्प्रेरक दहन सेंसर उत्प्रेरक दहन के थर्मल प्रभाव सिद्धांत का उपयोग करके एक मापने वाला पुल बनाता है। कुछ तापमान स्थितियों के तहत, दहनशील गैस पता लगाने वाले तत्व के वाहक की सतह पर और उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत ज्वलनशील जलती है, और वाहक का तापमान बढ़ जाता है, और इसके माध्यम से गुजरने वाले प्लैटिनम तार का प्रतिरोध भी तदनुसार बढ़ जाता है, जिससे संतुलन पुल संतुलन खो देता है और दहनशील गैस की सांद्रता के अनुपात में एक विद्युत संकेत आउटपुट करता है। प्लैटिनम तार के प्रतिरोध परिवर्तन को मापने से दहनशील गैस की सांद्रता को जाना जा सकता है।
इसका उपयोग मुख्य रूप से दहनशील गैस का पता लगाने के लिए किया जाता है, जिसमें आउटपुट सिग्नल की अच्छी रैखिकता, विश्वसनीय सूचकांक, सस्ती कीमत और अन्य गैर-दहनशील गैसों के साथ कोई क्रॉस संक्रमण नहीं होता है।
2) अवरक्त सिद्धांत:
अवरक्त संवेदक लगातार मापी जाने वाली गैस को एक निश्चित लंबाई और आयतन वाले कंटेनर से गुजारता है, और कंटेनर के दो प्रकाश-पारगम्य छोरों में से एक की तरफ से अवरक्त प्रकाश की किरण उत्सर्जित करता है। जब अवरक्त संवेदक की तरंग दैर्ध्य मापी जाने वाली गैस की अवशोषण रेखा के साथ मेल खाती है, तो अवरक्त ऊर्जा अवशोषित हो जाती है, और मापी जाने वाली गैस से गुजरने के बाद अवरक्त प्रकाश की प्रकाश तीव्रता क्षीणन लैम्बर्ट-बीयर नियम को संतुष्ट करता है। गैस की सांद्रता जितनी अधिक होगी, प्रकाश का क्षीणन उतना ही अधिक होगा। इस समय, अवरक्त किरणों का अवशोषण प्रकाश-अवशोषित पदार्थों की सांद्रता के सीधे आनुपातिक होता है, इसलिए गैस द्वारा अवरक्त किरणों के क्षीणन को मापकर गैस की सांद्रता को मापा जा सकता है।
इन्फ्रारेड गैस सेंसर में लंबी सेवा जीवन (3-5 वर्ष), उच्च संवेदनशीलता, अच्छी स्थिरता, कोई विषाक्तता नहीं, पर्यावरण से कम हस्तक्षेप और ऑक्सीजन पर कोई निर्भरता नहीं आदि विशेषताएं हैं। इन्फ्रारेड गैस सेंसर में उच्च निगरानी संवेदनशीलता होती है, और यह माइक्रो-पीपीबी या कम सांद्रता वाले पीपीएम गैस को भी सटीक रूप से पहचान सकता है। माप सीमा व्यापक है, आम तौर पर, उच्च सांद्रता वाली 100% वीओएल गैस का विश्लेषण किया जा सकता है, और 1 पीपीबी स्तर की कम सांद्रता का विश्लेषण भी किया जा सकता है।
3) विद्युत रासायनिक सिद्धांत:
इलेक्ट्रोकेमिकल सेंसर में आमतौर पर तीन भाग होते हैं: इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोलाइट और सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रोड सेंसर के मुख्य भाग होते हैं, जो धातु या अर्धचालक पदार्थों से बने होते हैं और गैस के अणुओं के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया कर सकते हैं। इलेक्ट्रोलाइट एक प्रवाहकीय तरल है, जो इलेक्ट्रोड को अर्धचालकों से जोड़कर एक पूर्ण सर्किट बना सकता है। सेमीकंडक्टर एक विशेष सामग्री है, जो इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के बीच वर्तमान सिग्नल को डिजिटल सिग्नल में बदल सकती है, जिससे गैस की सांद्रता का पता लगाया जा सकता है।
इलेक्ट्रोकेमिकल गैस सेंसर का कार्य सिद्धांत रेडॉक्स प्रतिक्रिया पर आधारित है। जब गैस के अणु इलेक्ट्रोड सतह के संपर्क में आते हैं, तो वे रेडॉक्स प्रतिक्रिया से गुजरते हैं और करंट सिग्नल उत्पन्न करते हैं। इस करंट सिग्नल को इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से सेमीकंडक्टर में स्थानांतरित किया जा सकता है और फिर डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित किया जा सकता है। डिजिटल सिग्नल गैस की सांद्रता के समानुपाती होता है, इसलिए डिजिटल सिग्नल को मापकर गैस की सांद्रता निर्धारित की जा सकती है।
मुख्य रूप से जहरीली गैसों का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाता है, जिसमें उच्च संवेदनशीलता, तेज प्रतिक्रिया, अच्छी विश्वसनीयता और लंबी सेवा जीवन होता है। यह कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन आदि जैसी विभिन्न गैसों का पता लगा सकता है। इसका व्यापक रूप से उद्योग, चिकित्सा देखभाल, पर्यावरण संरक्षण और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।
4) पीआईडी फोटोआयनीकरण सिद्धांत:
पीआईडी का सिद्धांत यह है कि पराबैंगनी प्रकाश स्रोत के उत्तेजना के तहत कार्बनिक गैस आयनित होगी। पीआईडी एक यूवी लैंप का उपयोग करता है, और कार्बनिक पदार्थ यूवी लैंप के उत्तेजना के तहत आयनित होता है, और आयनित "टुकड़ों" में सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज होते हैं, इस प्रकार दो इलेक्ट्रोड के बीच एक करंट उत्पन्न होता है। डिटेक्टर करंट को बढ़ाता है, और VOCs गैस की सांद्रता को उपकरणों और उपकरणों के माध्यम से प्रदर्शित किया जा सकता है।
इसका उपयोग मुख्य रूप से तेल शोधन उद्योग की निगरानी, खतरनाक रसायनों के रिसाव के आपातकालीन उपचार, रिसाव के खतरे वाले क्षेत्र की परिभाषा, तेल टैंकों और गैस स्टेशनों की सुरक्षा निगरानी और कार्बनिक पदार्थ उत्सर्जन और शुद्धिकरण दक्षता की निगरानी में किया जाता है।
5) तापीय चालकता सिद्धांत:
मापी गई गैस की सांद्रता का विश्लेषण मुख्य रूप से मिश्रित गैस की तापीय चालकता के परिवर्तन को मापकर किया जाता है। आमतौर पर, तापीय चालकता गैस सेंसर की तापीय चालकता के अंतर को सर्किट के माध्यम से प्रतिरोध के परिवर्तन में परिवर्तित किया जाता है। पारंपरिक पता लगाने की विधि गैस को मापने के लिए गैस कक्ष में भेजना है, और गैस कक्ष का केंद्र एक थर्मिस्टर है, जैसे कि थर्मिस्टर, प्लैटिनम तार या टंगस्टन तार, जिसे मिश्रित गैस की तापीय चालकता के परिवर्तन को थर्मिस्टर के प्रतिरोध के परिवर्तन में बदलने के लिए एक निश्चित तापमान पर गर्म किया जाता है, और प्रतिरोध के परिवर्तन को आसानी से और सटीक रूप से मापा जा सकता है।
6) अर्धचालक सिद्धांत:
सेमीकंडक्टर गैस सेंसर संवेदनशील तत्व के प्रतिरोध मान को बदलने के लिए सेमीकंडक्टर सतह पर गैस की ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया का उपयोग करके बनाया जाता है। जब सेमीकंडक्टर डिवाइस को स्थिर अवस्था में गर्म किया जाता है, जब गैस सेमीकंडक्टर की सतह से संपर्क करती है और सोख ली जाती है, तो सोख लिए गए अणु पहले ऑब्जेक्ट की सतह पर स्वतंत्र रूप से फैल जाते हैं, अपनी गति ऊर्जा खो देते हैं, कुछ अणु वाष्पित हो जाते हैं, और अन्य शेष अणु थर्मल रूप से विघटित हो जाते हैं और ऑब्जेक्ट की सतह पर सोख लिए जाते हैं। जब सेमीकंडक्टर का कार्य फ़ंक्शन सोख लिए गए अणुओं की आत्मीयता से कम होता है, तो सोख लिए गए अणु डिवाइस से इलेक्ट्रॉनों को दूर ले जाएंगे और नकारात्मक आयन सोख लेंगे, और सेमीकंडक्टर की सतह एक चार्ज परत प्रस्तुत करती है।
