Inventário de quatro sensores de monóxido de carbono comuns

Inventário de quatro sensores de monóxido de carbono comuns

O sensor de monóxido de carbono é um sensor químico. O sensor químico é composto principalmente por duas partes: o sistema de condução ou conversão. O sensor de detecção de gás CO baseia-se na detecção de monóxido de carbono. Ele pode detectar a concentração do gás perigoso CO presente no ambiente e indicar claramente a concentração do gás, o valor de pico e os níveis de alarme de concentração alta e baixa. Se os valores atuais de concentração de gás (alta e baixa) excederem os limites predefinidos, o alarme alertará o usuário por meio de sinais sonoros e visuais.

Atualmente, os sensores para detecção de monóxido de carbono são divididos principalmente em tipos semicondutores, eletroquímicos, infravermelhos e de combustão catalítica, de acordo com o princípio de detecção. Os principais princípios de funcionamento, vantagens e desvantagens desses sensores são descritos a seguir:

1. A sensibilidade do tipo

A sensibilidade de um sensor semicondutor a gases depende da temperatura na qual o elemento sensível é aquecido. Para a detecção de monóxido de carbono, a temperatura de aquecimento do elemento sensível é inferior a 100 °C. Essa temperatura é muito menor do que a temperatura de detecção para outros gases (como butano, metano, hidrogênio, vapor de etanol, etc.). No entanto, nesse caso, em baixas temperaturas, a velocidade de resposta ao monóxido de carbono diminui e suas características de sensibilidade são facilmente afetadas pelo vapor de água na atmosfera.

Para solucionar esse problema, os componentes sensíveis são aquecidos alternadamente de alta para baixa temperatura. O vapor e outros gases misturados são removidos da superfície do elemento sensível. Durante o período de baixa temperatura, a unidade sensível consegue detectar monóxido de carbono com precisão, apresentando excelente sensibilidade e reprodutibilidade.

Vantagens: preço baixo e excelente desempenho.

Desvantagens: alto consumo de energia, não adequado para uso com bateria, facilmente afetado por temperatura, umidade, fluxo de ar, etc., baixa capacidade anti-interferência cruzada, alta taxa de alarmes falsos.

2, tipo eletroquímico

(1) Princípio de funcionamento e curva característica

Quando uma tensão fixa é aplicada aos eletrodos positivo e negativo da célula eletrolítica, ocorrem reações no eletrodo ativo e no contraeletrodo, respectivamente. Tomando como exemplo o sensor de monóxido de carbono, a fórmula da reação química é:

Essa reação reversível de oxidação-redução ocorre sempre entre o eletrodo de trabalho e o contraeletrodo, gerando uma diferença de potencial entre eles. No entanto, as reações que ocorrem em ambos os eletrodos polarizam-nos, o que dificulta a manutenção de um potencial constante entre eles e, consequentemente, limita a faixa de detecção da concentração de monóxido de carbono.

A reação total consiste na oxidação do monóxido de carbono a dióxido de carbono, e o fluxo de elétrons forma uma corrente externa. O equilíbrio de cargas é completado pelo fluxo de portadores no eletrólito.

A principal característica do sensor eletroquímico de gás é que a corrente é completamente proporcional à concentração de monóxido de carbono, e o sinal de saída apresenta uma boa relação linear com a concentração do gás, facilitando o processamento e a visualização do sinal. Outra característica é que, por se tratar de uma reação à temperatura ambiente, não necessita de aquecimento; portanto, a tensão entre os eletrodos pode ser alimentada por pilhas, não requerendo energia elétrica comercial, o que facilita o transporte do alarme de monóxido de carbono.

Vantagens: tamanho reduzido, consumo de energia zero, alta sensibilidade, boa estabilidade, boa linearidade, melhor repetibilidade, velocidade de resposta rápida, resolução geralmente atinge 1 ppm e vida útil mais longa.

Desvantagens: O preço, o desempenho, o acabamento, a resistência a interferências, bem como as variações de temperatura e umidade, diferem bastante entre as marcas.

p>3. Tipo infravermelho

O princípio de detecção de um sensor infravermelho é o seguinte: moléculas compostas por dois tipos diferentes de átomos possuem o chamado momento dipolar (o produto do comprimento do dipolo pela quantidade de carga em uma das extremidades do dipolo). Após a irradiação com luz infravermelha, elas absorvem luz de um comprimento de onda específico, determinado pela estrutura molecular do gás.

O tipo de gás pode ser determinado a partir do comprimento de onda de absorção do espectro de absorção, e a concentração do gás pode ser determinada a partir da intensidade da absorção. Esse tipo de sensor possui altíssima sensibilidade, seletividade e, principalmente, precisão, sendo frequentemente utilizado em medidores. No entanto, sua estrutura é complexa e dispendiosa, sendo raramente empregado em alarmes.

Vantagens: ampla faixa de aplicação, alta precisão, boa seletividade, alta confiabilidade, sem efeito de adsorção, sem envenenamento, sem dependência de oxigênio, menor interferência ambiental e longa vida útil.

Desvantagens: preço elevado, manutenção difícil, dimensões físicas elevadas. O produto é demasiado grande para ser utilizado em instrumentos portáteis, a precisão de detecção de baixas concentrações precisa de ser melhorada e não é adequado para utilização a longo prazo com alimentação contínua.

4. O tipo de combustão catalítica

O sensor possui um par de elementos de detecção de combustão catalítica. Um dos elementos é muito sensível ao monóxido de carbono e é revestido com múltiplas camadas de catalisador. O outro elemento é insensível para compensar as variações de temperatura ambiente. Esse par de elementos de detecção, juntamente com outro par de resistores de alta precisão, forma uma ponte de Wheatstone.

Vantagens: medição precisa, resposta rápida e longa vida útil.

Desvantagens: dentro da faixa de gases inflamáveis, não há seletividade. Trabalhando no escuro, existe o risco de ignição e explosão. A maioria dos vapores orgânicos elementares são tóxicos para o sensor.

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