Um sensor de gás é um tipo de conversor que transforma a fração volumétrica de um determinado gás em um sinal elétrico correspondente.
A sonda condiciona a amostra de gás através do sensor de gás, normalmente envolvendo a remoção de impurezas e gases interferentes, bem como tratamento de secagem ou resfriamento da parte do display do instrumento.
É um dispositivo que converte informações de componentes de gás, concentração e outros dados em informações que podem ser utilizadas por pessoal, instrumentos, computadores e muito mais!
Os sensores de gás são geralmente categorizados como um tipo de sensor químico, embora esta classificação possa não ser inteiramente científica.
I. Tipos de sensores de gás
A seguir estão os tipos de sensores de gás:
1. Sensor de gás termopilha
O sensor de gás termopilha é um dos primeiros sensores de gás desenvolvidos, capaz de detectar vários gases, como dióxido de carbono, metano, oxigênio, etc.
Consiste em uma sonda termopilha e uma placa de circuito; a sonda termopilha detecta a concentração de gás e a placa de circuito transmite esses sinais para o display para que o usuário visualize os resultados da detecção.
2. Sensor óptico de gás
O sensor óptico de gás é um dos mais novos sensores de gás, também capaz de detectar diversos gases como dióxido de carbono, metano, oxigênio, etc.
O sensor óptico compreende uma sonda óptica e uma placa de circuito; a sonda óptica detecta a concentração de gás, transmitindo sinais para a placa de circuito para que o usuário visualize os resultados da detecção.
3. Sensor eletroquímico de gás
O sensor eletroquímico de gás é um tipo comum de sensor de gás que pode detectar vários gases, como dióxido de carbono, metano, oxigênio, etc.
Consiste em uma sonda eletroquímica e uma placa de circuito; a sonda eletroquímica detecta a concentração de gás e a placa de circuito transmite esses sinais para o display para que os usuários examinem os resultados da detecção.
4. Sensor de gás metálico
O sensor de gás metálico é outro tipo comum de sensor de gás, capaz de detectar vários gases, como dióxido de carbono, metano, oxigênio, etc.
É composto por uma sonda metálica e uma placa de circuito; a sonda de metal detecta a concentração de gás e a placa de circuito transmite esses sinais para o display para que os usuários visualizem os resultados da detecção.
5. Sensor infravermelho de gás
O sensor infravermelho de gás é um novo tipo de sensor de gás, capaz de detectar vários gases, como dióxido de carbono, metano, oxigênio, etc.
Consiste em uma sonda infravermelha e uma placa de circuito; a sonda infravermelha detecta a concentração de gás e a placa de circuito transmite esses sinais para o display para que o usuário visualize os resultados da detecção.
II. Princípios de seleção de sensores de gás
Um sensor de gás é um dispositivo que converte a fração volumétrica de um determinado gás em um sinal elétrico correspondente. A seguir forneceremos uma introdução detalhada aos princípios de seleção de sensores de gás.
1. Determinação do tipo de sensor com base no objeto de medição e ambiente
Para uma tarefa de medição específica, deve-se primeiro considerar qual tipo de sensor de gás usar, o que só pode ser determinado após análise de vários fatores. Mesmo ao medir a mesma quantidade física, existem vários tipos de sensores para escolher.
A adequação de um sensor depende das características do objeto medido e das condições de uso do sensor, incluindo fatores como o tamanho da faixa, requisitos de volume do sensor no local de medição, se a medição é com ou sem contato. , método de saída do sinal, fonte do sensor e custo.
Após considerar esses fatores, pode-se determinar o tipo de sensor a ser utilizado e então considerar seus indicadores de desempenho específicos.
2. Escolhendo a Sensibilidade
Geralmente, dentro da faixa linear de um sensor, é preferida uma sensibilidade mais alta. A alta sensibilidade resulta em sinais de saída maiores, correspondentes a alterações na variável medida, o que facilita o processamento do sinal.
No entanto, um sensor com alta sensibilidade também pode facilmente captar ruídos não relacionados à medição, que podem ser amplificados e afetar a precisão da medição. Portanto, o sensor deve ter uma alta relação sinal-ruído para minimizar perturbações do mundo exterior.
A sensibilidade de um sensor é direcional. Se o objeto medido for uma grandeza unidirecional e sua direcionalidade for importante, um sensor com baixa sensibilidade em outras direções deverá ser escolhido.
Se o objeto medido for um vetor multidimensional, é preferível um sensor com sensibilidade cruzada menor.
3. Características de resposta de frequência
As características de resposta de frequência de um sensor determinam a faixa de frequência da medição. Deve manter condições de medição sem distorções dentro da faixa de frequência permitida.
Na prática, a resposta do sensor tem sempre um atraso, sendo desejável que esse atraso seja o mais curto possível. Um sensor com resposta de alta frequência pode medir uma ampla faixa de frequências de sinal.
Devido às características estruturais dos sistemas mecânicos, que muitas vezes apresentam grande inércia, sensores com baixa frequência são mais adequados para medir sinais de baixa frequência.
Em medições dinâmicas, as características de resposta devem corresponder às características do sinal (estado estacionário, transitório, aleatório, etc.) para evitar erros excessivos.
4. Faixa Linear
A faixa linear de um sensor refere-se à faixa em que a saída é proporcional à entrada. Teoricamente, dentro desta faixa, a sensibilidade permanece constante. Uma faixa linear mais ampla indica uma faixa de medição maior e garante uma certa precisão de medição.
Ao selecionar um sensor, deve-se primeiro verificar se o seu alcance atende aos requisitos, uma vez determinado o seu tipo.
Contudo, na realidade, nenhum sensor pode garantir uma linearidade excelente, e a linearidade é relativa.
Quando a precisão de medição necessária é relativamente baixa, dentro de uma certa faixa, sensores com pequenos erros não lineares podem ser aproximados como lineares, o que simplifica bastante o processo de medição.
5. Estabilidade
Estabilidade refere-se à capacidade de um sensor manter seu desempenho inalterado após um período de uso.
Os factores que afectam a estabilidade a longo prazo de um sensor incluem não apenas a própria estrutura do sensor, mas também o seu ambiente de utilização. Portanto, um sensor de gás deve ter forte adaptabilidade ambiental para garantir uma boa estabilidade.
Antes de escolher um sensor, deve-se investigar o seu ambiente operacional e escolher um sensor adequado ou tomar medidas apropriadas para reduzir as influências ambientais com base neste ambiente. A estabilidade de um sensor possui indicadores quantitativos.
Após exceder o período de uso, o sensor deve ser recalibrado antes do uso para determinar se seu desempenho mudou.
Em situações onde o sensor precisa ser usado por um longo período e não pode ser facilmente substituído ou calibrado, o sensor selecionado deve ter requisitos de estabilidade mais rígidos e ser capaz de resistir a testes de longo prazo.
6. Precisão
A precisão é um importante indicador de desempenho de um sensor e um fator crítico que afeta a precisão da medição de todo o sistema de medição. Quanto maior a precisão do sensor, mais caro ele será.
Portanto, a precisão do sensor só precisa atender aos requisitos de precisão de todo o sistema de medição e não há necessidade de escolher uma precisão excessivamente alta.
Dessa forma, pode-se escolher um sensor mais barato e simples entre muitos sensores que podem atender ao mesmo propósito de medição.
Se o objetivo da medição for análise qualitativa, deve-se escolher um sensor com alta repetibilidade, não sendo necessário escolher um com excelente precisão quantitativa.
Se o objetivo for análise quantitativa e forem necessários valores de medição precisos, um sensor com nível de precisão que atenda aos requisitos deve ser escolhido.
