Gas detector sensor ชนิด Catalytic

Catalytic bead gas detector ใช้เพื่อตรวจจับก๊าซที่ติดไฟได้เป็นหลักในสมัยเก่าก่อน ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ใช้งานเป็นเวลานานกว่า 50 ปี โดยเริ่มแรกเซ็นเซอร์เหล่านี้ ใช้ในการตรวจจับก๊าซในเหมืองถ่านหินแทนที่ใช้นกคีรีบูนในการตรวจจับแก๊ส การออกแบบตัวเซ็นเซอร์นั้นค่อนข้างเรียบง่าย รุ่นแรกๆจะประกอบด้วยลวดแพลตินัมเส้นเดียว สำหรับโรงงานที่ผลิต Catalytic bead gas detector มีหลากหลายเจ้าให้เลือก ซึ่ง Catalytic bead มีลักษณะดังรูป

หลักการทำงานของ Catalytic Gas detector

ส่วนผสมของก๊าซที่ติดไฟได้จะไม่เผาไหม้จนกว่าจะถึงอุณหภูมิที่ติดไฟของแก๊สนั้นๆ ตามหลักการติดไฟทั่วไปแต่ Catalytics เป็นสารเคมีที่สามารถทำให้เกิดความร้อนได้เมื่อมีแก๊สมาสัมผัส ซึ่งภายใน catalytics bead จะมีขดลวด platinum ฝังอยู่ และต่อเข้ากับวงจรวัด Wheate stone bridge ตามรูปด้านล่าง ซึ่งความร้อนจะทำให้วงจรไม่สมดุลและเกิดแรงดันไฟฟ้าขึ้น ประกอบกับขดลวด platinum มีความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้ดี และมีค่าสัมปสิทธิ์การเปลี่ยนแปลงความต้านทานต่ออุณหภูมิค่อนข้างเป็นเส้นตรง จึงนิยมนำมาใช้เป็นตัววัด

คุณลักษณะเฉพาะของ Sensor

แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะแปรผันตรงกับอัตราการเกิด Oxidation ยกตัวอย่างปฏิกริยาสำหรับแก๊ส Methane ตามสมการเคมีด้านล่าง

จะเห็นได้ว่าการเผาไหม้ต้องการ 1ส่วน Methane ต้องการ 10 ส่วนอากาศ (โดยประมาณ) ในแง่ของสัญญาณจะมีความเป็นเส้นตรงตั้งแต่ 0-5% ของ Methane (ซึ่งก็คือ 100 % LEL) เมื่อความเข้มข้นเข้าสู่จุดเผาไหม้สัญญาณจะพุ่งขึ้นอย่างรวดเร็วสู่จุดสูงสุดที่ประมาณ 10% และหลังจากนั้นสัญญาณก็จะลดลงช้าๆและเมื่อความเข้มข้นลดลงจนผ่าน 20% จะตกลงไปเป็นเส้นตรง

ปัจจัยที่มีผลต่อ Catalytics sensor

1.Catalyst เสื่อมถอยเนื่องจากสารเคมีโดยรอบ สิ่งนี้อาจทำให้ความไวในการตรวจจับแก๊สลดลง จนกระทั่งไม่สามารถตรวจจับแก๊สได้ ซึ่งโดยทั่วๆไปแล้วสารเคมีที่มีองค์ประกอบของซิลิคอน เช่น น้ำมันหล่อลื่นต่างๆที่เราใช้ในการหล่อลื่นเครื่องยนต์ สารที่มีองค์ประกอบของกำมะถัน แก๊สคลอรีนจะส่งผลทำให้ sensor เสื่อมถอยในที่สุด

2.บริเวณโดยรอบมีสารยับยั้ง เช่น ฮาโลเจน สารประกอบที่ใช้ในเครื่องดับเพลิงและ ฟรีออนที่ใช้ในสารทำความเย็นจะยับยั้งการทำปฏิกริยาเผาไหม้ และทำให้สูญเสียความสามารถชั่วคราว การทำงาน. โดยปกติแล้วหลังจากสัมผัสกับอากาศแวดล้อมเป็นเวลา 24 หรือ 48 ชั่วโมง เซ็นเซอร์จะเริ่มทำงานตามปกติ ซึ่งจะมีสารเคมีบางชนิดที่ยับยั้งการทำงานของเซ็นเซอร์

3.Sensor แตกหักซึ่งอาจเกิดจากการเผาไหม้ที่มากเกินไปหรือเป็นระยะเวลานาน จนทำให้ความร้อนส่งผลต่อการแตกหักของเซนเซอร์

4.ค่าชดเชย (Correction factor) โดยปกติแล้ว gas detector จะถูกสอบเทียบกับ Methane ซึ่งเมื่อนำไปใช้วัดแก๊สอื่นๆจะต้องมีค่าชดเชยเพื่อทำให้ค่าที่อ่านนั้นถูกต้อง