Каталітичні сенсори -
застосування
Використовуються в шахтах для знаходження метану
і в промисловості для індикації розчинників в повітрі.
Найважливіший результатом вимірів є концентрація
при якій легкозаймистий газ вибухає.
Це називають нижнім вибуховим лімітом (НВЛ),
нижче якого газ не буде загорятись.
Для метану, наприклад, НВЛ - 5% (по обєму, в
повітрі).
Метан сенсор буде прокалібровано у % НВЛ (100%
НВЛ відповідає 5% метану в повітрі)
Теплопровідний сенсор
Не включає ніяких хімічних реакцій
Використовує температурні властивості газів для їх
виявлення.
Сенсор цього типу показаний на Малюнку 8.16.
Він складається з нагрівача, виставленого на задану температуру (приблизно 250 C).
Нагрівач віддає тепло в область навколо себе, в
залежності від газу, з яким він перебуває в контакті.
Коли концентрація газу стає вищою втрачається
більша кількість тепла, порівняно з втратами в повітрі
і температура нагрівача, як і його опір зменшується.
Теплопровідний сенсор
Теплопровідний сенсор
Ця зміна в опорі вимірюється і калібрується
відповідно до газової концентрації.
Навідміну від попередніх 2 типів сенсорів, ці
сенсори є прийнятними для великих концентрацій газу.
Вони можуть бути використані для інертних
газів, таких як нітроген, аргон і діоксид вуглицю
як і для летючих газів.
Сенсор часто використовується в
промисловості і є придатним для газової
хроматографії в лабораторії.
Оптичні хімічні сенсори
Передача, відбиття і поглинання (загасання) світла в середовищі, його швидкість, а звідси
довжина його хвилі є залежні від властивостей
середовища.
Це все може служити як основа для
вимірювання або самостійно або в поєднанні
з іншими механізмами перетворення і
сенсорами.
Наприклад, оптичний димовий сенсор
використовує передачу світла через дим для
визначення присутності диму.
Оптичні хімічні сенсори
Інші речовини виявляються в цей спосіб, інколи з додаванням
агентів, наприклад, забарвлення речовин, які тестуються.
Більше комплексних механізмів використовується щоб отримати високочутливі сенсори для різноманітних хімічних
умов.
В багатьох оптичних сенсорах, використовується електрод,
який, коли речовина тестується, змінює деякі оптичні властивості.
Електрод цього типу називають “оптодом” паралельно з
“електродом”.
Оптод має важливу перевагу в тому, що не потрібно звязку і
він добре підходить для використання з провідними
оптичними системами, такими як оптоволокно.
Оптичні хімічні сенсори
Іншими особливостями опто-хімічного визначення є певні
властивості деяких речовин, а саме флуоресцентність або фосфоресцентність під оптичним випромінюванням.
Ці хіміколюмінісцентні особливості можуть бути виявлені і використані для індикації специфічних матеріалів або
властивостей.
Люмінісцентність може бути високочутливим методом
виявлення, тому що вона є на певній частоті (довжині хвилі)
ніж частота (довжина хвилі) існуючого випромінювання.
Це відбувається частіше з ультрафіолетовим
випромінюванням, але може виникати при інфрачервону або
видимому світлі і часто використовується для визначення.
Оптичні хімічні сенсори
Механізми оптичного вимірювання покладаються частково на мінімальне поглинання світла речовинами в яких воно розповсюджується або на яке воно падає.
Це поглинання, регулюється законом Біра-Ламберта:
A = bM
коефіцієнт поглинання середовища [103см2/моль], b довжина шляху [см] і
M є концентрацією в [моль/л].
A=log(P0/P) це поглинання, де P0 є відбитою, а P переданою інтенсивністю світла.
Оптичні хімічні сенсори
Найпростіші сенсори - це сенсори
відображення(відбиття)
Покладаючись на можливості відбивання мембрани
чи речовини виводиться властивість речовини.
В багатьох таких сенсорах використовується
оптоволоконний кабель або оптичний хвилевід.
Базова структура показана на Малюнку 8.23.
Джерело світла (Світлодіод, біле світло, лазер)
генерує пучок, який проводиться через
оптоволоконний кабель до оптода.
