गैस सेंसर? क्या है
अनिवार्य रूप से, गैस सेंसर गैसों और सेंसर सतह पर सामग्री के बीच भौतिक या रासायनिक बातचीत के आधार पर काम करते हैं। चाहे वह औद्योगिक उत्पादन में हानिकारक गैस लीक का पता लगाना हो, घर के वातावरण में गैस सुरक्षा की निगरानी, या यहां तक कि चिकित्सा क्षेत्र में श्वसन गैसों का विश्लेषण, गैस सेंसर एक अपरिहार्य भूमिका निभाते हैं। इंटरनेट ऑफ थिंग्स और स्मार्ट होम टेक्नोलॉजीज के विकास के साथ, गैस सेंसर के एप्लिकेशन परिदृश्य लगातार विस्तार कर रहे हैं, और उनकी संवेदनशीलता, चयनात्मकता और स्थिरता के लिए आवश्यकताएं तेजी से अधिक हैं।
कैसे एक गैस सेंसर काम करता है?

अर्धचालक गैस सेंसर कार्य सिद्धांत
अवरक्त गैससेंसर कार्य सिद्धांत
एक और प्रकार हैभौतिक सिद्धांत-आधारित सेंसर, जैसे कि इन्फ्रारेड गैस सेंसर। एक पूर्ण इन्फ्रारेड गैस सेंसर में एक इन्फ्रारेड लाइट सोर्स, एक ऑप्टिकल चैंबर, एक इन्फ्रारेड डिटेक्टर और सिग्नल कंडीशनिंग सर्किटरी शामिल हैं। इस प्रकार का सेंसर गैसों द्वारा विशिष्ट आवृत्ति इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रा के अवशोषण का उपयोग करके बनाया जाता है। इन्फ्रारेड लाइट को उत्सर्जित अंत से उत्सर्जित किया जाता है और प्राप्त करने वाले अंत की ओर निर्देशित किया जाता है, और जब गैस मौजूद होती है, तो यह अवरक्त प्रकाश को अवशोषित कर लेगा, जिससे प्राप्त प्रकाश की मात्रा कम हो जाती है, जिससे गैस सामग्री का पता चलता है। वर्तमान में, अधिक उन्नत इन्फ्रारेड सेंसर पहचान को अधिक सटीक और विश्वसनीय बनाने के लिए दोहरी-तरंग दैर्ध्य, दोहरे-रिसीवर का उपयोग करते हैं।
विद्युत रासायनिक गैस सेंसर कार्य सिद्धांत
इलेक्ट्रोकेमिकल गैस सेंसर भी हैं, जिनके कार्य सिद्धांत हैं: सबसे पहले, ब्याज के पदार्थ को इलेक्ट्रोकेमिकल इलेक्ट्रोड पर प्रतिक्रिया दी जाती है, जो एक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया का उत्पादन करती है जो इलेक्ट्रोड पर रासायनिक परिवर्तन को विद्युत संकेत में परिवर्तित करती है। यह संकेत एक विद्युत प्रवाह, संभावित अंतर, या प्रतिरोध मूल्य आदि हो सकता है, दूसरी बात यह है कि सेंसर में एक संदर्भ इलेक्ट्रोड है जो इलेक्ट्रोकेमिकल सेंसर के आउटपुट सिग्नल को अधिक सटीक और स्थिर बनाने के लिए एक संदर्भ क्षमता प्रदान करता है। अंत में, सेंसर के आउटपुट सिग्नल को सिग्नल प्रवर्धन सर्किट के माध्यम से प्रवर्धित किया जाता है और कंप्यूटर द्वारा प्रसंस्करण के लिए एक डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है।
गैस सेंसर निर्माण
गैस सेंसर आंतरिक संरचना का लेबल आरेख
संवेदनशील तत्व सेंसर का मूल है, जो गैस के साथ बातचीत करने के लिए जिम्मेदार है। अर्धचालक गैस सेंसर के लिए, संवेदनशील तत्व एक धातु ऑक्साइड फिल्म है जो एक सिरेमिक ट्यूब या सिलिकॉन सब्सट्रेट पर लेपित है। आमतौर पर इसके बगल में एक हीटिंग तार होता है, जिसका उपयोग गैस के साथ अपनी प्रतिक्रिया गतिविधि को बढ़ाने के लिए एक विशिष्ट ऑपरेटिंग तापमान (आमतौर पर 200-400 & deg; c) को संवेदनशील सामग्री को गर्म करने के लिए किया जाता है।
रूपांतरण सर्किट का कार्य शारीरिक या रासायनिक परिवर्तनों (जैसे कि प्रतिरोध, वर्तमान और प्रकाश तीव्रता में परिवर्तन) को संवेदनशील तत्व द्वारा उत्पन्न होने वाले प्रसंस्करण और विश्लेषण के लिए मानक विद्युत संकेतों (जैसे वोल्टेज या वर्तमान संकेतों) में परिवर्तित करना है। इस भाग में आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक घटक जैसे प्रतिरोध, कैपेसिटर और ऑपरेशनल एम्पलीफायरों को शामिल किया जाता है।
आवास न केवल आंतरिक संरचना की रक्षा करता है, बल्कि धूल और पानी के वाष्प जैसे कारकों के हस्तक्षेप के प्रभाव को रोकने के लिए, लक्ष्य गैस को संवेदनशील तत्व में प्रवेश करने और संपर्क करने की अनुमति देने के लिए विशिष्ट वायु छेद के साथ भी डिज़ाइन किया गया है। आवास सामग्री आमतौर पर प्लास्टिक या धातु होती है, और इसका सुरक्षा स्तर आवेदन परिदृश्य के अनुसार भिन्न होता है।
सहायक घटकों में तापमान मुआवजा तत्व शामिल हो सकते हैं। क्योंकि कई संवेदनशील सामग्रियों की विशेषताएं तापमान से प्रभावित होती हैं, तापमान मुआवजा सेंसर की माप सटीकता में सुधार कर सकता है। सेंसर को बाहरी सर्किट से जोड़ने के लिए लीड टर्मिनल भी हैं।
संवेदन सिद्धांतों के आधार पर गैस सेंसर के प्रकार
अर्धचालक (धातु ऑक्साइड) गैस सेंसर
ये सेंसरधातु ऑक्साइड सामग्री (जैसे, टिन डाइऑक्साइड, टंगस्टन ऑक्साइड, जिंक ऑक्साइड) पर भरोसा करें जो विशिष्ट गैसों पर प्रतिक्रिया करते हैं। स्वच्छ हवा में, ऑक्सीजन के अणु सामग्री की सतह का पालन करते हैं, इलेक्ट्रॉनों को फंसाते हैं और प्रतिरोध को उच्च (और वर्तमान कम) रखते हैं। जब लक्ष्य गैसें मौजूद होती हैं, तो वे ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, इलेक्ट्रॉनों को जारी करते हैं और प्रतिरोध को कम करते हैं - गैस एकाग्रता को निर्धारित करने के लिए प्रतिरोध में इस परिवर्तन को मापा जाता है।
लाभ: मीथेन, प्रोपेन, कार्बन मोनोऑक्साइड, आदि का पता लगाने के लिए छोटे आकार, कम लागत, तेजी से प्रतिक्रिया और उपयुक्तता
अनुप्रयोग: गैस लीक अलार्म, एयर प्यूरीफायर, रसोई सुरक्षा प्रणाली और घरेलू डिटेक्टर।सीमाएँ: अन्य प्रकारों की तुलना में कम परिशुद्धता, उन्हें दैनिक उपयोग के लिए आदर्श बनाती है लेकिन उच्च-सटीकता परिदृश्य नहीं।
विद्युत रासायनिक गैस सेंसर
इन सेंसर में तरल पदार्थ या जैल होते हैं जो विशिष्ट गैसों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, गैस एकाग्रता के लिए एक कमजोर विद्युत वर्तमान आनुपातिक उत्पन्न करते हैं & mdash; उच्चतर एकाग्रता, वर्तमान मजबूत। वे उच्च परिशुद्धता के साथ गैसों का पता लगाने और मात्रा निर्धारित करने दोनों पर उत्कृष्ट प्रदर्शन करते हैं।लाभ: कॉम्पैक्ट, ऊर्जा-कुशल, स्थिर परिणाम, और कार्बन मोनोऑक्साइड, क्लोरीन या हाइड्रोजन सल्फाइड जैसी विषाक्त गैसों के लिए विश्वसनीय।
अनुप्रयोग: हैंडहेल्ड डिटेक्टर, सेफ्टी हेलमेट, इनडोर एयर मॉनिटर, मेडिकल डायग्नोस्टिक्स और इंडस्ट्रियल सेफ्टी टूल्स।
सीमाएँ: घटक उम्र बढ़ने के कारण सीमित जीवनकाल (1 & ndash; 3 वर्ष), समय के साथ प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है।
इन्फ्रारेड (IR/NDIR) गैस सेंसर
गैर-डिस्पर्सिव इन्फ्रारेड (NDIR) सेंसर इन्फ्रारेड लाइट का उत्सर्जन करते हैं और मापते हैं कि गैसों और mdash द्वारा कितना अवशोषित होता है; प्रत्येक गैस में विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के लिए एक अद्वितीय अवशोषण "फिंगरप्रिंट" होता है। डिटेक्टर में कम प्रकाश की तीव्रता गैस की उपस्थिति और एकाग्रता को इंगित करती है।लाभ: कोई चलती भागों या रासायनिक प्रतिक्रियाएं, लंबे जीवनकाल, उच्च सटीकता और कम रखरखाव के लिए अग्रणी।
अनुप्रयोग: हीटिंग सिस्टम, ग्रीनहाउस, खाद्य भंडारण और वेंटिलेशन नियंत्रण में कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन, या रेफ्रिजरेंट का पता लगाना।
सीमाएँ: बड़ा आकार, उच्च लागत, और धूल/आर्द्रता हस्तक्षेप के लिए संवेदनशीलता।
उत्प्रेरक मनका गैस सेंसर
ये सेंसर एक विशेष मिश्रण में लेपित छोटे, गर्म तत्वों का उपयोग करते हैं। जब दहनशील गैसें तत्वों से संपर्क करती हैं, तो सतह की प्रतिक्रियाएं उनके तापमान को बढ़ाती हैं & mdash; इस गर्मी परिवर्तन को गैस एकाग्रता का अनुमान लगाने के लिए मापा जाता है।लाभ: बीहड़, विस्फोटक गैसों के लिए विश्वसनीय, और व्यापक रूप से भारी उद्योग में उपयोग किया जाता है।
अनुप्रयोग: रिफाइनरियां, रासायनिक संयंत्र और ईंधन हैंडलिंग सुविधाएं।
सीमाएँ: कार्य करने के लिए ऑक्सीजन पर निर्भर करें और कुछ गैस प्रकारों को याद कर सकते हैं।
फोटोडाइजेशन डिटेक्टर्स (पीआईडी)
PIDs गैस अणुओं को चार्ज किए गए कणों में आयनित करने के लिए तीव्र पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग करते हैं, एक वर्तमान उत्पन्न करते हैं जो गैस की उपस्थिति को इंगित करता है। वे बेंजीन या फॉर्मलाडेहाइड जैसे ट्रेस वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों (वीओसी) का पता लगाने में उत्कृष्टता प्राप्त करते हैं।लाभ: तेजी से प्रतिक्रिया, कम सांद्रता के लिए उच्च संवेदनशीलता।
अनुप्रयोग: प्रयोगशालाएं, खतरनाक अपशिष्ट साइटें, और पोर्टेबल फील्ड डिटेक्टर।
सीमाएँ: सार्वभौमिक नहीं (कुछ गैसों को याद करता है) और अपेक्षाकृत महंगा।
फोटोकॉस्टिक गैस सेंसर
NDIR और ध्वनिक तकनीक को मिलाकर, ये सेंसर गैस अणुओं को गर्म करने के लिए स्पंदित प्रकाश का उपयोग करते हैं, जिससे माइक्रोफोन और mdash द्वारा पता चला दबाव तरंगों (ध्वनि) का निर्माण होता है; संकेत शक्ति गैस एकाग्रता के साथ सहसंबंधित है।लाभ: उच्च संवेदनशीलता, गैर-संपर्क माप, दीर्घकालिक स्थिरता और कम गैस स्तरों के लिए उपयुक्तता।
अनुप्रयोग: पर्यावरण निगरानी, चिकित्सा निदान और निरंतर औद्योगिक सुरक्षा प्रणाली।
सीमाएँ: कंपन/शोर, जटिल अंशांकन और उच्च लागत के प्रति संवेदनशील।
मेम्स गैस सेंसर
माइक्रो-इलेक्ट्रो-मैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस) सेंसर कैपेसिटिव, थर्मल या पीजोइलेक्ट्रिक सेंसिंग का उपयोग करते हुए, सिलिकॉन चिप्स पर छोटे यांत्रिक/इलेक्ट्रॉनिक घटकों को एकीकृत करते हैं। वे अल्ट्रा-स्मॉल और हल्के हैं।लाभ: कम बिजली की खपत, कॉम्पैक्ट उपकरणों में आसान एकीकरण, और पोर्टेबल/पहनने योग्य तकनीक के लिए सटीक।
अनुप्रयोग: स्मार्ट इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑटोमोटिव सिस्टम, ड्रोन और औद्योगिक स्वचालन।
सीमाएँ: पर्यावरणीय कारकों के लिए अतिसंवेदनशील, सीमित माप सीमा, और कठोर परिस्थितियों में कम जीवनकाल।
थर्मल चालकता गैस सेंसर
ये मापते हैं कि कितनी आसानी से गर्म तार & mdash का उपयोग करके हवा के माध्यम से यात्रा करता है; गैस उपस्थिति ने गर्मी चालन को बदल दिया, जिसे गैस प्रकार की पहचान करने के लिए मापा जाता है।लाभ: स्थिर, कोई रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं, हेलियम या आर्गन जैसी अक्रिय गैसों के लिए उपयुक्त।
अनुप्रयोग: प्रयोगशालाएं, क्लीनरूम और गैस भरने वाले स्टेशन।
सीमाएँ: विषाक्त या दहनशील गैसों के लिए कम आम, मुख्य रूप से गैस रचना विश्लेषण पर ध्यान केंद्रित करना।
प्रत्येक प्रकार सटीकता, लागत, आकार और जीवनकाल को संतुलित करता है, जिससे वे विशिष्ट परिदृश्यों के लिए अनुकूल हैं & mdash, घरेलू सुरक्षा से औद्योगिक परिशुद्धता निगरानी तक।
गैस सेंसर बनाम कार्बन मोनोऑक्साइड सेंसर
पहलू | गैस सेंसर | कार्बन मोनोऑक्साइड सेंसर |
---|---|---|
उद्देश्य | गैसों की एक विस्तृत श्रृंखला का पता लगाता है (प्रकार पर निर्भर करता है)। | विशेष रूप से कार्बन मोनोऑक्साइड (सीओ) का पता लगाता है। |
विशेषता | गैर-विशिष्ट (कई गैसों को लक्षित करता है)। | सह के लिए अत्यधिक विशिष्ट। |
तकनीकी | विविध (अर्धचालक, अवरक्त, उत्प्रेरक, आदि)। | ज्यादातर इलेक्ट्रोकेमिकल (सीओ के लिए अनुकूलित)। |
केस फोकस का उपयोग करें | विविध (औद्योगिक, पर्यावरण, आदि)। | विषाक्त सीओ एक्सपोज़र के लिए सुरक्षा-महत्वपूर्ण। |
निष्कर्ष
गैस सेंसर हानिकारक गैसों का पता लगाकर विभिन्न वातावरणों में सुरक्षा बढ़ाते हैं। यह समझना कि वे कैसे काम करते हैं और सही सेंसर चुनते हैं, आपको घर पर, कार्यस्थल में, या कहीं भी स्वच्छ हवा में प्रभावी ढंग से उपयोग करने की अनुमति देता है।
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गैस सेंसर अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न [FAQ]
1। क्या गैस सेंसर बहुत अधिक शक्ति का सेवन करते हैं?
यह प्रकार पर निर्भर करता है। इलेक्ट्रोकेमिकल और कैटालिटिक सेंसर आमतौर पर बहुत कम शक्ति (मिलिअम्स) का उपयोग करते हैं, जो उन्हें पोर्टेबल डिटेक्टरों जैसे बैटरी से चलने वाले उपकरणों के लिए उपयुक्त बनाते हैं। इन्फ्रारेड सेंसर, हालांकि, अक्सर अपने प्रकाश स्रोतों और जटिल इलेक्ट्रॉनिक्स के कारण अधिक शक्ति (कभी -कभी वाट्स) की आवश्यकता होती है, इसलिए वे वायर्ड सेटअप के लिए बेहतर होते हैं।
2। क्या गैस सेंसर झूठे अलार्म हो सकते हैं?
हां, और यह जितना आप सोच सकते हैं उससे कहीं अधिक सामान्य है। गैसों में हस्तक्षेप करना एक बड़ा अपराधी है - उदाहरण के लिए, एक सीओ सेंसर इथेनॉल धुएं पर प्रतिक्रिया कर सकता है। उच्च आर्द्रता या अचानक तापमान स्पाइक्स भी रीडिंग को फेंक सकते हैं। अंतर्निहित हस्तक्षेप फ़िल्टरिंग के साथ एक सेंसर चुनना मदद करता है, लेकिन कोई भी सेंसर 100% प्रतिरक्षा नहीं है।
3। गैस सेंसर गैस की कम सांद्रता को कैसे संभालते हैं?
संवेदनशीलता भिन्न होती है: कुछ प्रति बिलियन (पीपीबी) रेंज (पर्यावरणीय निगरानी के लिए उपयोगी) भागों में गैसों का पता लगा सकते हैं, जबकि अन्य केवल प्रति मिलियन (पीपीएम) या उच्चतर (सुरक्षा अलार्म के लिए अच्छा) भाग लेते हैं। उदाहरण के लिए, फॉर्मलाडेहाइड सेंसर को अक्सर पीपीबी-स्तरीय संवेदनशीलता की आवश्यकता होती है, जबकि प्रोपेन डिटेक्टर पीपीएम पर ध्यान केंद्रित करते हैं ताकि इग्निशन जोखिमों से पहले अलर्ट ट्रिगर किया जा सके।
4। क्या गैस सेंसर हैं जो विस्फोटक वातावरण में काम करते हैं?
बिल्कुल- "आंतरिक रूप से सुरक्षित" सेंसर विस्फोटक वायुमंडल (जैसे तेल रिफाइनरियों या खानों) के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। वे सेंसर से स्पार्क्स को ज्वलनशील गैसों को प्रज्वलित करने से रोकने के लिए सील कर रहे हैं, और वे सख्त सुरक्षा मानकों (जैसे, ATEX या UL क्लास I DIV 1) को पूरा करते हैं।
5। क्या गैस सेंसर को घर पर कैलिब्रेट किया जा सकता है?
शायद आसानी से नहीं। पेशेवर अंशांकन को लक्ष्य गैस के सटीक, ज्ञात सांद्रता तक पहुंच की आवश्यकता होती है, जो अधिकांश उपयोगकर्ताओं के लिए संभव नहीं है। कुछ निर्माता औद्योगिक सेंसर के लिए अंशांकन किट प्रदान करते हैं, लेकिन घर के उपयोगकर्ताओं को आमतौर पर डिवाइस को निर्माता या सेवा केंद्र में वापस भेजने की आवश्यकता होती है।
6। क्या गैस सेंसर को साफ करने की आवश्यकता है?
कभी -कभी, हाँ। धूल, तेल, या मलबे सेंसर के गैस इनलेट को अवरुद्ध कर सकते हैं, जवाबदेही को कम कर सकते हैं। कैटालिटिक सेंसर, विशेष रूप से, सिलिकोन या लीड धुएं द्वारा "जहर" प्राप्त कर सकते हैं, जो संवेदन तत्व को कोट करते हैं। संपीड़ित हवा के साथ कोमल सफाई (तरल पदार्थों से बचने) से मदद मिल सकती है, लेकिन गंभीर संदूषण का मतलब अक्सर सेंसर को बदलना है।
7। गैस सेंसर कितनी तेजी से गैस लीक का जवाब देते हैं?
प्रतिक्रिया समय मिलीसेकंड से सेकंड तक होता है। कैटेलिटिक सेंसर ज्वलनशील गैसों के लिए जल्दी से (एक सेकंड के नीचे) प्रतिक्रिया करते हैं, जो सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण है। इलेक्ट्रोकेमिकल सेंसर को स्थिर करने में 2-10 सेकंड लग सकते हैं, जबकि इन्फ्रारेड सेंसर थोड़ा धीमा (5-20 सेकंड) हो सकते हैं लेकिन अधिक सुसंगत हो सकते हैं।
8। क्या वायरलेस गैस सेंसर हैं?
हां, कई आधुनिक सेंसर दूरस्थ निगरानी के लिए ब्लूटूथ, वाई-फाई या लोरा के माध्यम से जुड़ते हैं। वे स्मार्ट होम्स (अलर्ट के लिए ऐप्स से जुड़ने) या औद्योगिक सेटअप में लोकप्रिय हैं, जहां वायरिंग मुश्किल है, बड़े गोदामों की तरह। बैटरी जीवन एक व्यापार-बंद हो सकता है, हालांकि-वायरलेस विशेषताएं अक्सर पावर को तेजी से नाली देती हैं।
9। क्या गैस सेंसर दीवारों या बाधाओं के माध्यम से गैस का पता लगा सकते हैं?
नहीं, गैसों को सीधे सेंसर के संवेदन तत्व तक पहुंचने की आवश्यकता है। दीवारें, सील किए गए कंटेनर, या यहां तक कि मोटी प्लास्टिक केसिंग गैस के प्रवाह को अवरुद्ध कर सकती हैं, जिससे देरी या मिस्ड डिटेक्शन हो सकते हैं। प्लेसमेंट महत्वपूर्ण है-सांत्वना खुले क्षेत्रों में होना चाहिए जहां गैस जमा होने की संभावना है, जैसे कि हल्के-से-हवा गैसों (मीथेन) के लिए छत के पास या भारी लोगों (प्रोपेन) के लिए फर्श।
10। यदि गैस सेंसर अपनी सीमा से ऊपर गैस के स्तर के संपर्क में है तो क्या होगा?
यह "संतृप्त" हो सकता है - सेंसर बहुत उच्च सांद्रता के बीच अंतर नहीं कर सकता है, इसलिए रीडिंग मैक्स आउट। चरम मामलों में, उच्च स्तर संवेदी तत्व को नुकसान पहुंचा सकता है: उदाहरण के लिए, एक उत्प्रेरक सेंसर को गैस सांद्रता के लिए एक उत्प्रेरक सेंसर को उजागर करना, इसकी सीमा से अधिक तक उत्प्रेरक को जला सकता है, इसे बेकार कर सकता है। यही कारण है कि कई डिटेक्टरों में अस्थायी रूप से बंद करने के लिए अधिभार संरक्षण शामिल है।