เครื่องวิเคราะห์ก๊าซได้รับการออกแบบมาเพื่อ... พื้นที่ใช้งานเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ ประเภทของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่ทันสมัย

การวิเคราะห์ตัวกลางก๊าซเป็นกิจกรรมบังคับในงานโรงงานเคมีและในสถานประกอบการอุตสาหกรรมหลายแห่ง การศึกษาดังกล่าวเป็นขั้นตอนในการวัดส่วนประกอบหนึ่งหรือส่วนประกอบอื่นในส่วนผสมของก๊าซ ตัวอย่างเช่น ในสถานประกอบการเหมืองแร่ ความรู้เกี่ยวกับลักษณะของอากาศในเหมืองเป็นปัญหาด้านความปลอดภัย และนักสิ่งแวดล้อมจึงกำหนดความเข้มข้นขององค์ประกอบที่เป็นอันตราย การวิเคราะห์ดังกล่าวมักไม่ได้ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ภายในประเทศ แต่หากเกิดงานดังกล่าว ควรใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซ นี่คืออุปกรณ์ตรวจวัดที่ช่วยให้คุณกำหนดองค์ประกอบของส่วนผสมของก๊าซได้ ในเวลาเดียวกันมีอุปกรณ์นี้หลายประเภทซึ่งมีความแตกต่างพื้นฐาน

อุปกรณ์วิเคราะห์ก๊าซ

แม้ว่าอุปกรณ์จะมีการออกแบบหลากหลายรูปแบบ แต่ก็มีชุดส่วนประกอบพื้นฐานที่มีอยู่ในแต่ละรุ่น ก่อนอื่นนี่คือตัวเรือนซึ่งมีองค์ประกอบการทำงานทั้งหมดของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ ความจริงก็คืออุปกรณ์ดังกล่าวต้องการการป้องกันในระดับสูง ดังนั้นจึงต้องวางข้อกำหนดที่ร้ายแรงไว้บนเปลือกนอก อุปกรณ์เกือบทุกชิ้นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ ดังนั้นแบตเตอรี่จึงถือได้ว่าเป็นส่วนสำคัญของอุปกรณ์ด้วย ต่อไปเราควรไปยังองค์ประกอบที่สำคัญยิ่งขึ้น นี่คือทรานสดิวเซอร์หลัก ซึ่งก็คือเซ็นเซอร์เครื่องวิเคราะห์ก๊าซหรือองค์ประกอบการตรวจจับที่ให้ข้อมูลโดยตรงสำหรับการวัด

ต้องบอกว่ามีเซ็นเซอร์หลายประเภทรวมถึงเทอร์โมคะตะไลติกอินฟราเรดและเคมีไฟฟ้า หน้าที่ขององค์ประกอบนี้คือการแปลงส่วนประกอบที่ต้องการขององค์ประกอบก๊าซให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า หลังจากนั้นอุปกรณ์วัดและแสดงผลจะเริ่มทำงานซึ่งประมวลผลสัญญาณนี้และแสดงตัวบ่งชี้ในรูปแบบของตัวบ่งชี้หรือจอแสดงผล ตอนนี้ การพิจารณาประเภทของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่มีอยู่ก็คุ้มค่าแล้ว

แบบจำลองทางอุณหเคมี

อุปกรณ์ประเภทนี้มีหลักการวัดโดยพิจารณาผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบที่ต้องการ ตามกฎแล้ว เทคนิคการออกซิเดชันของออกซิเจนจะใช้ในกระบวนการนี้ ดังนั้นอุปกรณ์ดังกล่าวจึงถือได้ว่าเป็นเครื่องวิเคราะห์ก๊าซออกซิเจนและการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยานั้นดำเนินการโดยฮอปคาไลต์ซึ่งใช้กับตัวพาที่มีรูพรุน การวัดตัวบ่งชี้ออกซิเดชันดำเนินการโดยใช้เทอร์มิสเตอร์โลหะหรือเซมิคอนดักเตอร์ ในบางกรณี พื้นผิวของเทอร์มิสเตอร์แพลทินัมยังทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาอีกด้วย โดยทั่วไป แบบจำลองเทอร์โมเคมีจะใช้ในการทำงานกับก๊าซและไอระเหยที่ติดไฟได้ตลอดจนในกระบวนการนี้สามารถใช้เพื่อกำหนด เช่น ปริมาณออกซิเจนของไฮโดรเจน

อุปกรณ์แม่เหล็ก

ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงอุปกรณ์ที่มุ่งตรวจวัดออกซิเจนด้วย เครื่องวิเคราะห์ก๊าซประเภทนี้จะตรวจสอบความไวของแม่เหล็กที่สัมพันธ์กับตัวกลางที่กำลังศึกษาอยู่ ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของออกซิเจนในตัวแม่เหล็ก ดูเหมือนว่าอุปกรณ์ประเภทอื่นสามารถกำหนดส่วนประกอบนี้ได้ แต่มีคุณสมบัติเดียว ความจริงก็คือเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบแม่เหล็กเป็นเครื่องวัดที่สามารถระบุความเข้มข้นในส่วนผสมที่ซับซ้อนและมีความแม่นยำสูงกว่า นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องแยกแยะระหว่างอุปกรณ์เครื่องกลแม่เหล็กและอุปกรณ์เทอร์โมแมกเนติก ในกรณีแรก อุปกรณ์จะวัดแรงที่กระทำในสนามแม่เหล็กที่ไม่สม่ำเสมอบนองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนที่วางอยู่ในตัวกลางที่กำลังศึกษา เช่น โรเตอร์ การอ่านค่าจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดันปานกลาง หลักการทำงานของแบบจำลองเทอร์โมแมกเนติกนั้นขึ้นอยู่กับแบบแผนที่เกิดขึ้นเมื่อส่วนผสมของก๊าซมีปฏิกิริยากับอุณหภูมิและสนามแม่เหล็กที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน

โมเดลนิวแมติก

อุปกรณ์ดังกล่าวทำงานโดยอาศัยการวัดความหนืดและความหนาแน่น เมื่อต้องการทำเช่นนี้ จะมีการวิเคราะห์ข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกลศาสตร์ของการไหล ต้องบอกทันทีว่ามีสามตัวเลือกสำหรับอุปกรณ์ดังกล่าว: เค้น, เจ็ทและปอดบวม เครื่องวิเคราะห์ก๊าซปีกผีเสื้อเป็นอุปกรณ์ที่มีตัวแปลงซึ่งจะวัดเมื่อส่วนผสมของก๊าซไหลผ่าน แบบจำลองประเภทเจ็ทจะวัดลักษณะไดนามิกของความดันของส่วนผสมก๊าซที่ไหลจากหัวฉีด โดยทั่วไปแล้วอุปกรณ์ประเภทนี้จะใช้เมื่อทำงานกับสารประกอบไนโตรเจนและคลอไรด์

อุปกรณ์นิวเมติกอะคูสติกประกอบด้วยนกหวีดสองตัวที่มีความถี่เท่ากันประมาณ 4 kHz นกหวีดแรกส่งก๊าซที่วิเคราะห์ผ่านตัวมันเองและตัวที่สอง - องค์ประกอบสำหรับการเปรียบเทียบ ด้วยเหตุนี้ เครื่องวิเคราะห์ก๊าซอากาศจึงทำให้คุณสามารถเปรียบเทียบความถี่การสั่นสะเทือน โดยแปลงตัวบ่งชี้ให้เป็นการสั่นสะเทือนแบบนิวแมติกโดยใช้แอมพลิฟายเออร์ ประเภทถูกใช้เพื่อให้แน่ใจว่ามีการจ่ายสัญญาณ

รุ่นอินฟราเรด

หลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซนั้นขึ้นอยู่กับการดูดกลืนแบบเลือกสรรของโมเลกุลของไอและก๊าซโดยรังสีอินฟราเรด สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาว่าอุปกรณ์ดังกล่าวช่วยในการดูดซับก๊าซผสมเหล่านั้นซึ่งมีโมเลกุลประกอบด้วยอะตอมที่แตกต่างกันอย่างน้อยสองอะตอม ความจำเพาะของสเปกตรัมโมเลกุลในก๊าซต่างๆ ยังกำหนดการเลือกที่เพิ่มขึ้นของอุปกรณ์ดังกล่าวด้วย ตัวอย่างเช่น มีตัวแปลงเวอร์ชันปกติและแบบกระจาย เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบกระจายตัวเป็นอุปกรณ์ที่ใช้รังสีที่เกิดจากโมโนโครมาเตอร์ ซึ่งก็คือปริซึม ตัวแทนทั่วไปของคลาสนี้ใช้การแผ่รังสีที่ไม่มีสีเดียว ซึ่งได้มาจากคุณลักษณะของวงจรแสง เพื่อจุดประสงค์นี้ มีการใช้ฟิลเตอร์แสง ตัวรับรังสีพิเศษ และส่วนประกอบอื่น ๆ นอกจากนี้ เครื่องวิเคราะห์ก๊าซอินฟราเรดยังสามารถใช้เครื่องตรวจจับรังสีแบบไม่คัดเลือก โดยเฉพาะเทอร์โมไพล์ โบโลมิเตอร์ และส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์

วิธีใช้อุปกรณ์?

สิ่งสำคัญคือผู้ใช้อุปกรณ์ต้องทำความคุ้นเคยกับจอแสดงผลหรืออุปกรณ์ส่งออกข้อมูลอื่นๆ ที่มาพร้อมกับอุปกรณ์ ตามกฎแล้วจอแสดงผลสมัยใหม่จะแสดงวันที่ตลอดจนช่องต่างๆ สำหรับข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบของส่วนผสมของก๊าซ คำแนะนำสำหรับเครื่องวิเคราะห์ก๊าซในการกำหนดค่าเฉพาะจะช่วยให้คุณได้รับข้อมูลที่สมบูรณ์เกี่ยวกับความหมายของช่องและช่องของอุปกรณ์ ที่จริงแล้วการควบคุมฟังก์ชั่นของอุปกรณ์นั้นขึ้นอยู่กับรุ่นเฉพาะด้วย ตามกฎแล้ว การเปิดใช้งานอุปกรณ์ขณะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซก็เพียงพอแล้ว ต่อไป เมื่อถึงเกณฑ์ความเข้มข้นของส่วนประกอบที่ต้องการ อุปกรณ์จะให้สัญญาณ ในบางรุ่น สามารถแสดงไฟได้ด้วย ในเวลาเดียวกันควรกรอกบรรทัดหลักเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของส่วนผสมของก๊าซและคุณสมบัติของส่วนประกอบเฉพาะที่กำหนดค่าอุปกรณ์ไว้บนหน้าจออุปกรณ์

การตรวจสอบอุปกรณ์

เช่นเดียวกับเครื่องวิเคราะห์ก๊าซอื่นๆ ที่ต้องได้รับการตรวจสอบ ขั้นตอนนี้จะช่วยให้คุณสามารถประเมินสภาวะทางเทคนิค ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ตลอดจนการปฏิบัติตามข้อกำหนดได้ เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบพกพาส่วนใหญ่มักประสบกับความล้มเหลวในการทำงาน ดังนั้นจึงควรเข้ารับบริการบ่อยขึ้น ดังนั้นการตรวจสอบจะดำเนินการอย่างไร? ขั้นตอนนี้ดำเนินการบนแท่นทดสอบพิเศษ เริ่มต้นด้วยการตรวจสอบอุปกรณ์ ทดสอบการเปลี่ยนองค์ประกอบที่ผิดพลาด ตามด้วยกิจกรรมการสอบเทียบและการตั้งค่าที่จำเป็น

การตรวจสอบโดยตรงเกี่ยวข้องกับการใช้อุปกรณ์เพื่อประเมินความเข้มข้นของส่วนประกอบบางอย่างในถังแก๊สอัด นั่นคือมีการใช้ส่วนผสมพิเศษโดยมีการตรวจสอบเครื่องวิเคราะห์ก๊าซเพื่อวิเคราะห์ส่วนประกอบเฉพาะ

การแนะนำ

1 แนวคิดพื้นฐาน

2 การจำแนกประเภทของเครื่องวิเคราะห์

ข้อกำหนดทั่วไปและการออกแบบสำหรับเครื่องวิเคราะห์

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซด้วยเลเซอร์

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบออปติคอล-อะคูสติกแบบเลเซอร์

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซมัลติเซนเซอร์

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบเลือกสรรแบบสัมผัส

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซเพื่อการคุ้มครองแรงงานในสถานประกอบการซ่อมบำรุงการขนส่ง

ข้อมูลจำเพาะเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ

2 "ORT-SO-1"

บทสรุป

บรรณานุกรม

การขนส่งเซ็นเซอร์เลเซอร์ของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ

การแนะนำ

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซเป็นอุปกรณ์ตรวจวัดเพื่อกำหนดองค์ประกอบเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของส่วนผสมของก๊าซ มีเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบแมนนวลและอัตโนมัติ ในบรรดาแบบแรก สิ่งที่พบมากที่สุดคือเครื่องวิเคราะห์ก๊าซการดูดซึม ซึ่งส่วนประกอบของส่วนผสมก๊าซจะถูกดูดซับตามลำดับโดยรีเอเจนต์ต่างๆ เครื่องวิเคราะห์ก๊าซอัตโนมัติจะตรวจวัดคุณลักษณะทางกายภาพหรือเคมีกายภาพของส่วนผสมก๊าซหรือส่วนประกอบแต่ละส่วนอย่างต่อเนื่อง ตามหลักการทำงาน เครื่องวิเคราะห์ก๊าซอัตโนมัติสามารถแบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม:

I) เครื่องมือที่ใช้วิธีการวิเคราะห์ทางกายภาพ รวมถึงปฏิกิริยาเคมีเสริม ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่เรียกว่าการวัดปริมาตรหรือสารเคมี เครื่องวิเคราะห์เหล่านี้จะระบุการเปลี่ยนแปลงของปริมาตรหรือความดันของส่วนผสมก๊าซอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางเคมีของส่วนประกอบแต่ละส่วน

II) เครื่องมือที่ใช้วิธีการวิเคราะห์ทางกายภาพ รวมถึงกระบวนการทางกายภาพและเคมีเสริม (เคมีร้อน เคมีไฟฟ้า โฟโตคัลเลอร์ริเมตริก โครมาโตกราฟี ฯลฯ) เทอร์โมเคมี ขึ้นอยู่กับการวัดผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน (การเผาไหม้) ของก๊าซ ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อกำหนดความเข้มข้นของก๊าซไวไฟ (ตัวอย่างเช่น ความเข้มข้นที่เป็นอันตรายของคาร์บอนมอนอกไซด์ในอากาศ) เคมีไฟฟ้าทำให้สามารถกำหนดความเข้มข้นของก๊าซในส่วนผสมด้วยค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายที่ดูดซับก๊าซนี้ วิธีการโฟโตคัลเลอร์ริเมตริกซึ่งขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงสีของสารบางชนิดในระหว่างการทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบที่วิเคราะห์ของส่วนผสมของก๊าซนั้นส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการวัดความเข้มข้นระดับจุลภาคของสิ่งเจือปนที่เป็นพิษในส่วนผสมของก๊าซ - ไฮโดรเจนซัลไฟด์, ไนโตรเจนออกไซด์ ฯลฯ วิธีการโครมาโตกราฟีแพร่หลายมากที่สุด ใช้สำหรับการวิเคราะห์ส่วนผสมของก๊าซไฮโดรคาร์บอน

III) เครื่องมือที่ใช้วิธีการวิเคราะห์ทางกายภาพล้วนๆ (เทอร์โมคอนดักเตอร์เมตริก เดนซิเมตริก แม่เหล็ก ออปติคอล ฯลฯ) การวัดค่าการนำความร้อนของก๊าซโดยใช้การวัดค่าการนำความร้อนของเทอร์โมคอนดักเตอร์ ทำให้คุณสามารถวิเคราะห์สารผสมที่มีสององค์ประกอบ (หรือสารผสมหลายองค์ประกอบ โดยที่ความเข้มข้นขององค์ประกอบเดียวเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง) การใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบเดนซิเมตริก ซึ่งวัดความหนาแน่นของส่วนผสมก๊าซ โดยส่วนใหญ่จะระบุปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งมีความหนาแน่นสูงกว่าความหนาแน่นของอากาศบริสุทธิ์ 1.5 เท่า เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบแม่เหล็กใช้เพื่อกำหนดความเข้มข้นของออกซิเจนเป็นหลัก ซึ่งมีความไวต่อแม่เหล็กสูง เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบใช้แสงขึ้นอยู่กับการวัดความหนาแน่นของแสง สเปกตรัมการดูดกลืนแสง หรือสเปกตรัมการปล่อยก๊าซของส่วนผสมของก๊าซ การใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซอัลตราไวโอเลต ปริมาณฮาโลเจน ไอปรอท และอื่นๆ สารประกอบอินทรีย์.

การใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซ

นิเวศวิทยาและการอนุรักษ์ สิ่งแวดล้อม: การกำหนดความเข้มข้นของสารอันตรายในอากาศ

ในระบบควบคุมของเครื่องยนต์สันดาปภายใน เช่น แลมบ์ดาโพรบ (แลมบ์ดาโพรบ ( ?-โพรบ) - เซ็นเซอร์ออกซิเจนเข้า ท่อร่วมไอเสียเครื่องยนต์. ช่วยให้คุณประมาณปริมาณออกซิเจนอิสระที่เหลืออยู่ในก๊าซไอเสีย)

ในอุตสาหกรรมอันตรายทางเคมี

ในอุตสาหกรรมอันตรายจากการระเบิดและไฟไหม้เพื่อกำหนดปริมาณก๊าซไวไฟเป็นเปอร์เซ็นต์ของ LEL

1. แนวคิดพื้นฐานและการจำแนกประเภทของเครื่องวิเคราะห์

1 แนวคิดพื้นฐาน

ในระบบควบคุมสิ่งแวดล้อมและการวิเคราะห์ สภาพแวดล้อมภายนอกและคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของสาร เซ็นเซอร์ และทรานสดิวเซอร์การวัด (MT) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย อุปกรณ์เหล่านี้มักเรียกว่าเครื่องวิเคราะห์ในการตรวจสอบสิ่งแวดล้อมและการวิจัยด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพ

ภายใต้ แนวคิดทั่วไป“เครื่องวิเคราะห์” ส่วนใหญ่มักหมายถึงอุปกรณ์ตรวจวัดที่ทำงานโดยอัตโนมัติหรือกึ่งอัตโนมัติ (หรือทรานสดิวเซอร์วัด) ซึ่งระบุองค์ประกอบของสารที่วิเคราะห์ทั้งในเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ โดยขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่แสดงคุณลักษณะทางกายภาพหรือเคมีกายภาพ

การทำงานของเครื่องวิเคราะห์อาจเป็นแบบต่อเนื่องหรือเป็นระยะก็ได้ การสุ่มตัวอย่างอาจเป็นแบบต่อเนื่องหรือเป็นระยะๆ แบบแมนนวลหรือแบบอัตโนมัติก็ได้ ผลลัพธ์ของการวิเคราะห์จะแสดงในระดับหรือบันทึกไว้ สามารถสร้างสัญญาณเตือนพิเศษเกี่ยวกับค่าผลลัพธ์วิกฤตได้

ตัวอย่างเช่น เครื่องวิเคราะห์ทั่วไปได้แก่ เครื่องมือที่ใช้การวัดการดูดกลืนรังสี การนำความร้อน ความไวต่อแม่เหล็ก เป็นต้น เครื่องวิเคราะห์ประกอบด้วยเครื่องวัดความหนืด เครื่องวัดความหนาแน่น เครื่องวัดความชื้น เครื่องวัดการหักเหของแสง ฯลฯ ที่ทำงานโดยอัตโนมัติ เนื่องจากการอ่านค่าเหล่านี้แสดงลักษณะขององค์ประกอบของสาร

เครื่องวิเคราะห์อัตโนมัติเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่ทำงานอัตโนมัติโดยสมบูรณ์ ตั้งแต่การเก็บตัวอย่างไปจนถึงสัญญาณเอาท์พุต อุปกรณ์เหล่านี้สามารถทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบของระบบควบคุมอัตโนมัติหรืออุปกรณ์ส่งสัญญาณที่เรียกว่าสัญญาณเตือน เครื่องวิเคราะห์อัตโนมัติมักเป็นอุปกรณ์ที่อยู่นิ่งทั้งขนาดและน้ำหนัก สำหรับการทำงาน พวกเขาต้องการการจัดหาพลังงานเสริมซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นไฟฟ้า โดยมีข้อยกเว้นที่หายากมาก ในกรณีส่วนใหญ่จะทำงานอย่างต่อเนื่อง

เครื่องวิเคราะห์กึ่งอัตโนมัติเป็นระดับล่างของเครื่องวิเคราะห์อัตโนมัติ เครื่องวิเคราะห์กึ่งอัตโนมัติในการทำงานมักจะเกี่ยวข้องกับการดำเนินการด้วยตนเอง ซึ่งประกอบด้วยการจ่ายตัวอย่างที่วิเคราะห์เป็นระยะๆ หรือการประมวลผลผลการวิเคราะห์เพิ่มเติม อุปกรณ์ประเภทนี้ไม่สามารถใช้เป็นองค์ประกอบของระบบควบคุมอัตโนมัติได้ ตัวอย่างเช่น เครื่องวิเคราะห์กึ่งอัตโนมัติคือโครมาโตกราฟีที่มีการตวงตัวอย่างด้วยตนเอง

ตัวบ่งชี้คือเครื่องวิเคราะห์กึ่งอัตโนมัติชนิดหนึ่ง โดยปกติจะทำงานเป็นระยะๆ และมักต้องมีการบำรุงรักษาด้วยตนเอง มักทำเป็นอุปกรณ์พกพา

ในกรณีส่วนใหญ่ ตัวอย่างจะถูกรวบรวมด้วยตนเอง และผลการวิเคราะห์จะไม่ถูกบันทึก สามารถระบุได้บนมาตราส่วนหรือต้องวัดโดยใช้กราฟหรือมาตราส่วนเสริมอื่นๆ

ข้อกำหนดสำหรับความแม่นยำของตัวบ่งชี้นั้นต่ำกว่าข้อกำหนดของเครื่องวิเคราะห์ และความสำคัญหลักจะแนบอยู่กับการวิเคราะห์เชิงคุณภาพมากกว่าการประเมินเชิงปริมาณ สิ่งสำคัญประการแรกคือความเร็วและความสะดวกในการกำหนด การใช้อุปกรณ์พกพาที่ถูกที่สุดและเบาที่สุดพร้อมการบำรุงรักษาง่าย

ตัวชี้วัดได้แก่ อุปกรณ์พกพา เช่น อุปกรณ์สำหรับตรวจจับการรั่วไหลในอุปกรณ์ต่างๆ อุปกรณ์สำหรับตรวจสอบความเข้มข้นของสารพิษหรือวัตถุระเบิดในบรรยากาศ โดยยึดตามหลักการที่หลากหลาย ตัวบ่งชี้ยังรวมถึงสิ่งที่เรียกว่าตลับตัวบ่งชี้ด้วย

นอกจากชื่อ "ตัวบ่งชี้" แล้ว ยังใช้เครื่องตรวจจับการกำหนดอีกด้วย อย่างไรก็ตาม คำว่าเครื่องตรวจจับมักหมายถึงอุปกรณ์ตรวจวัดซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของเครื่องวิเคราะห์ [3]

2 การจำแนกประเภทของเครื่องวิเคราะห์

เครื่องวิเคราะห์ถูกจำแนกตามเกณฑ์ต่างๆ การจำแนกประเภทที่ยอมรับแต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง

วิธีที่ง่ายที่สุดคือการแบ่งเครื่องวิเคราะห์ตามสถานะทางกายภาพ (รวม) ของสารที่กำลังวิเคราะห์ (ระยะที่กำลังวิเคราะห์)

ด้วยเหตุนี้ เครื่องวิเคราะห์ก๊าซ เครื่องวิเคราะห์ของเหลว (หัวเข้มข้น) และเครื่องวิเคราะห์สารของแข็งจึงมีความโดดเด่น

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซเป็นกลุ่มเครื่องวิเคราะห์อัตโนมัติที่ใหญ่ที่สุด จำนวนหลักการและวิธีการที่ใช้ในที่นี้มีจำนวนมากกว่าอุปกรณ์ของกลุ่มอื่นๆ มาก

เครื่องวิเคราะห์ของเหลว (หัววัด) มีการใช้งานที่หลากหลายมาก แต่อุปกรณ์ประเภทที่มีอยู่ไม่ตรงตามข้อกำหนดทางอุตสาหกรรมทั้งหมด ตามโครงสร้างแล้ว อุปกรณ์เหล่านี้มีความซับซ้อนมากกว่าเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ ในบางกรณีสิ่งเหล่านี้เป็นออโตมาตะที่ซับซ้อน ซึ่งมักจะเลียนแบบการกระทำของนักวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ เพื่อให้การออกแบบง่ายขึ้น ตามกฎแล้วจะต้องมีการจำกัดจำนวนการปฏิบัติงาน ซึ่งไม่ควรกระทำโดยสูญเสียความถูกต้องของการวิเคราะห์

เครื่องวิเคราะห์ของแข็ง (โดยเฉพาะของแข็งจำนวนมาก) เป็นอุปกรณ์ที่มีการพัฒนาน้อยที่สุดในปัจจุบัน ในทางปฏิบัติพวกเขากำลังเปิดอยู่ ชั้นต้นของการพัฒนา ปัญหาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเกิดขึ้นได้จากการเลือกตัวอย่างตัวแทน (โดยเฉลี่ย) โดยอัตโนมัติ และการประมวลผลเพิ่มเติมโดยมีความล่าช้าน้อยที่สุดในการออกผลการวิเคราะห์ ในหลายกรณี วิธีการและเทคนิคที่ทราบในปัจจุบันยังไม่สามารถหาวิธีแก้ปัญหาที่น่าพอใจได้

ขึ้นอยู่กับจำนวนของส่วนประกอบที่ตรวจพบ เครื่องวิเคราะห์สามารถแบ่งออกเป็นองค์ประกอบเดียวและหลายองค์ประกอบ

เครื่องวิเคราะห์องค์ประกอบเดียวคืออุปกรณ์ที่กำหนดองค์ประกอบหนึ่งของสารวิเคราะห์ ซึ่งรวมถึงเครื่องวิเคราะห์และตัวชี้วัดส่วนใหญ่

ประการแรก เครื่องวิเคราะห์แบบหลายส่วนประกอบคือโครมาโตกราฟีและแมสสเปกโตรมิเตอร์ เครื่องมืออื่นๆ เช่น เครื่องวิเคราะห์อินฟราเรดแบบกระจายและไม่กระจาย สามารถออกแบบเพื่อให้สามารถระบุส่วนประกอบต่างๆ ของส่วนผสมที่วิเคราะห์ได้

ตามหลักการทำงานเครื่องวิเคราะห์สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม

เครื่องวิเคราะห์ตามหลักการทางกายภาพคือเครื่องมือที่ใช้วัดปริมาณทางกายภาพที่แน่นอน โดยขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของสารที่กำลังวิเคราะห์อย่างแม่นยำ

คุณสมบัติที่สำคัญของเครื่องวิเคราะห์เหล่านี้คือในระหว่างการตรวจวัด จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณหรือเชิงคุณภาพในส่วนผสมที่วิเคราะห์ ตามกฎแล้วข้อได้เปรียบของพวกเขาคือค่าคงที่เวลาเล็กน้อย เนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้ไม่จำเป็นต้องมีสารรีเอเจนต์เสริม (ก๊าซหรือสารละลาย)

ข้อเสียบางประการของเครื่องวิเคราะห์ทางกายภาพคือการขึ้นอยู่กับค่าต่างๆ ปริมาณทางกายภาพความดัน อุณหภูมิ และความเข้มข้นของส่วนประกอบประกอบ

จากปริมาณทางกายภาพที่ใช้ในการวิเคราะห์สาร การวัดความหนาแน่น ดัชนีการหักเหของแสง ความหนืด การนำความร้อน ความไวต่อแม่เหล็ก การดูดซับ การแผ่รังสีต่างๆ เป็นต้น

เครื่องวิเคราะห์ตามหลักการทางกายภาพและเคมี การทำงานของเครื่องวิเคราะห์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับการตรวจสอบ ปรากฏการณ์ทางกายภาพร่วมกับปฏิกิริยาเคมีที่ตัววิเคราะห์มีส่วนร่วมหรือมีอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญ ในบางกรณี ส่วนผสมที่วิเคราะห์นั้นมีปริมาณสารที่เพียงพอซึ่งจำเป็นในการทำปฏิกิริยากับสารที่วิเคราะห์ และบางครั้งต้องเติมสารเสริมในเฟสก๊าซหรือของเหลวลงในส่วนผสมที่วิเคราะห์

ความล่าช้าในการอ่าน (ค่าคงที่เวลา) สำหรับเครื่องวิเคราะห์เคมีกายภาพมีมากกว่าเครื่องมือที่ใช้หลักการทางกายภาพ

เครื่องวิเคราะห์เคมีกายภาพได้แก่ อุปกรณ์ที่ใช้ตรวจวัดความร้อนของปฏิกิริยา เครื่องวิเคราะห์เคมีไฟฟ้าบางชนิด เป็นต้น

2. ข้อกำหนดทั่วไปและการออกแบบสำหรับเครื่องวิเคราะห์

การใช้เครื่องวิเคราะห์ในด้านการแพทย์และนิเวศวิทยาบรรลุเป้าหมายในการได้รับผลการวัดที่แม่นยำและเที่ยงตรง ดังนั้น ประสิทธิภาพของเครื่องวิเคราะห์จึงมีความต้องการสูง

การพัฒนาเครื่องวิเคราะห์จะต้องคำนึงถึงความจำเป็นในการใช้งานเครื่องมือเหล่านี้ให้กว้างที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในสภาวะการทำงานที่หลากหลาย เป็นเรื่องยากมากที่จะปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความเป็นสากลของเครื่องวิเคราะห์ โดยทั่วไปแล้ว เครื่องวิเคราะห์แต่ละประเภทได้รับการออกแบบสำหรับสารที่กำหนด ช่วงการวัดค่าเฉพาะ และสภาวะการทำงานที่กำหนดเท่านั้น ในบรรดาข้อกำหนดสำหรับเครื่องวิเคราะห์นั้นมีความแตกต่างทั่วไปและเชิงสร้างสรรค์

ข้อกำหนดทั่วไป

การพัฒนาเครื่องวิเคราะห์แต่ละประเภทควรมุ่งเป้าไปที่การปฏิบัติตามข้อกำหนดทั่วไปต่อไปนี้:

* ความน่าเชื่อถือสูงสุดที่เป็นไปได้ของอุปกรณ์ในการทำงาน

* ต้นทุนขั้นต่ำสำหรับการดำเนินงาน

* อายุการใช้งานยาวนาน

*มากกว่า บริเวณกว้างการใช้งาน;

* ต้นทุนขั้นต่ำ;

* ประสิทธิภาพที่ต้องการ (เวลาคงที่);

* ความพร้อมใช้งานของสัญญาณเอาท์พุตสำหรับการโต้ตอบกับแอคชูเอเตอร์

ข้อกำหนดการออกแบบ

การออกแบบเครื่องวิเคราะห์จะขึ้นอยู่กับลักษณะของสภาพแวดล้อมที่จะต้องใช้งาน จากมุมมองนี้ เวอร์ชันของเครื่องวิเคราะห์ต่อไปนี้มีความโดดเด่น:

) ตามปกติ;

) ป้องกันการระเบิด;

) สำหรับงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงหรือมีฝุ่นมาก

) ทนต่อการสั่นสะเทือนและแรงกระแทก

เครื่องวิเคราะห์แบบทั่วไปได้รับการออกแบบสำหรับสภาวะการทำงานที่ไม่เกิดการระเบิด ข้อกำหนดพิเศษสำหรับการดำเนินการทำให้ต้นทุนของอุปกรณ์เพิ่มขึ้นตามธรรมชาติ

เมื่อออกแบบเครื่องวิเคราะห์ จะต้องคำนึงถึงสถานการณ์ทั้งหมดที่อาจส่งผลเสียต่อความชัดเจนในการทำงานด้วย

ในกรณีนี้ คุณต้องปฏิบัติตามกฎพื้นฐานต่อไปนี้:

เครื่องมือไม่ควรมีช่วงการวัดที่กว้างเกินความจำเป็นจริงๆ สำหรับงานเฉพาะ

ความไวของอุปกรณ์ควรเป็นไปตามความจำเป็นในการควบคุม ตามกฎแล้วอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อนเกินไปจะใช้งานยากมาก มีราคาแพงกว่า และต้องการการบำรุงรักษาที่มีคุณสมบัติเหมาะสมมากกว่า

ต้องรักษาความแม่นยำของอุปกรณ์ไว้เป็นระยะเวลานาน

เครื่องวิเคราะห์ต้องได้รับการออกแบบเพื่อให้สามารถสอบเทียบใหม่ได้ระหว่างการทำงาน

เครื่องวิเคราะห์ซึ่งเป็นเซ็นเซอร์และทรานสดิวเซอร์ตรวจวัด จะต้องมีค่าคงที่เวลาขั้นต่ำและมีสัญญาณเอาท์พุตที่เป็นหนึ่งเดียว

อุปกรณ์ควรค่อนข้างง่ายเพื่อให้การบำรุงรักษาไม่จำเป็นต้องมีพนักงานที่มีคุณสมบัติสูง

ตัวบ่งชี้ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่สำคัญเช่นความเร็วในการวัด ในที่นี้ การวัดด้วยความเร็วสูงที่มีความแม่นยำน้อยกว่ามักจะให้ความสำคัญกับการวัดที่แม่นยำมากกว่าแต่ใช้เวลานานกว่า

3. เครื่องวิเคราะห์ก๊าซด้วยเลเซอร์

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซด้วยเลเซอร์ความไวสูงได้รับการออกแบบมาเพื่อวิเคราะห์ปริมาณก๊าซเจือปนในตัวอย่างอากาศ องค์ประกอบหลักของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ: ท่อนำคลื่น CO 2- เลเซอร์ เซลล์ออปติคัลอะคูสติกแบบเรโซแนนซ์ เช่นเดียวกับคอมพิวเตอร์ ซึ่งห้องสมุดประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับสายการดูดซับของก๊าซ 37 ชนิด ข้อมูลจะถูกนำเสนอเกี่ยวกับขีดจำกัดการตรวจจับก๊าซของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่พัฒนาขึ้น ขีดจำกัดการตรวจจับแอมโมเนียที่มีข้อผิดพลาด 15% คือ 0.015 ppb

ความจำเป็นในการตรวจสอบเนื้อหาของสารมลพิษจำนวนมากในอากาศอย่างต่อเนื่องในพื้นที่ขนาดใหญ่ด้วยต้นทุนเงินและแรงงานที่สมเหตุสมผลทำให้เกิดงานในการให้บริการควบคุมสิ่งแวดล้อมด้วยเครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่ตรงตามข้อกำหนดต่อไปนี้: 1) เกณฑ์การตรวจจับ ที่ระดับความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของสารที่วิเคราะห์ 2) การเลือกสรรสูงต่อสารแปลกปลอม 3) การวิเคราะห์หลายองค์ประกอบ 4) ประสิทธิภาพสูง (รอบการวัดสั้นเมื่อเก็บตัวอย่างหนึ่งตัว) ให้ความสามารถในการทำงานขณะเคลื่อนที่และตอบสนองค่อนข้างรวดเร็วเมื่อเกินระดับความเข้มข้นที่กำหนด 5) ความต่อเนื่องในการตรวจวัดเป็นเวลา 2-4 ชั่วโมง เพื่อกำหนดขนาดของพื้นที่ปนเปื้อน

วิธีการที่มีอยู่การตรวจจับก๊าซแบ่งได้เป็นแบบดั้งเดิม (ไม่สเปกโทรสโกปี) และออปติคอล (สเปกโทรสโกปิก) งานแสดงข้อดีและข้อเสียของวิธีการดั้งเดิมหลักจากมุมมองของการใช้งานในการวิเคราะห์สิ่งเจือปนในก๊าซขององค์ประกอบที่ซับซ้อนในอากาศ

วิธีการทางสเปกโทรสโกปี การพัฒนาอย่างรวดเร็วซึ่งกำหนดโดยคุณลักษณะเฉพาะของเลเซอร์ ทำให้สามารถขจัดข้อเสียเปรียบหลักของเครื่องมือแบบดั้งเดิม และให้ความเร็ว ความไว การเลือกสรร และความต่อเนื่องที่จำเป็นในการวิเคราะห์ ในกรณีส่วนใหญ่ ในการตรวจจับมลพิษทางอากาศโดยวิธีสเปกโทรสโกปี จะใช้บริเวณช่วง IR กลางของสเปกตรัม โดยที่แถบการสั่นสะเทือนหลักของโมเลกุลส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ บริเวณที่มองเห็นได้และบริเวณที่มีรังสี UV มีข้อมูลน้อยในเรื่องนี้

สถานที่พิเศษในตระกูลเครื่องวิเคราะห์ก๊าซเลเซอร์ IR ถูกครอบครองโดยอุปกรณ์ที่มี CO 2-เลเซอร์-ไมล์ เลเซอร์เหล่านี้มีความทนทาน เชื่อถือได้ และใช้งานง่าย และสามารถตรวจจับก๊าซได้มากกว่า 100 ชนิด

ด้านล่างนี้เราจะอธิบายเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ (ตัวอย่างแบบจำลอง) ที่ตรงตามข้อกำหนดข้างต้น Waveguide CO ถูกใช้เป็นแหล่งรังสี 2-เลเซอร์ องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนคือเซลล์ออปติคัลอะคูสติกแบบเรโซแนนซ์ (r.o.a.c.) วิธีออปติคอล-อะคูสติกขึ้นอยู่กับการลงทะเบียนของคลื่นเสียงที่ถูกกระตุ้นในก๊าซเมื่อมีการดูดซับรังสีเลเซอร์ที่ปรับแอมพลิจูดใน r.o.a.ya ความดันของคลื่นเสียงซึ่งแปรผันตามกำลังดูดกลืนจำเพาะ จะถูกบันทึกโดยไมโครโฟน บล็อกไดอะแกรมของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแสดงไว้ในรูปที่ 1 3.1. รังสี CO แบบมอดูเลต 2เลเซอร์กระทบกับหน่วยปรับความยาวคลื่น หน่วยนี้เป็นตะแกรงเลี้ยวเบนที่ให้คุณปรับความยาวคลื่นรังสีได้ในช่วง 9.22-10.76 ไมครอน และรับเส้นเลเซอร์ 84 เส้น ต่อไป การแผ่รังสีจะถูกส่งผ่านระบบกระจกไปยังปริมาตรที่ไวต่อแสงของ RAO โดยจะบันทึกก๊าซที่ดูดซับรังสีที่เข้ามา พลังงานของการแผ่รังสีที่ดูดซับจะทำให้อุณหภูมิของก๊าซเพิ่มขึ้น ความร้อนที่ปล่อยออกมาบนแกนของเซลล์จะถูกถ่ายโอนไปยังผนังเซลล์เป็นหลักโดยการพาความร้อน การแผ่รังสีแบบมอดูเลตทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความดันของก๊าซที่สอดคล้องกัน การเปลี่ยนแปลงของความดันจะถูกรับรู้โดยเมมเบรนของไมโครโฟนแบบ capacitive ซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของสัญญาณไฟฟ้าเป็นระยะซึ่งมีความถี่เท่ากับความถี่การมอดูเลตของรังสี

รูปที่ 3.1. บล็อกไดอะแกรมของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ

รูปที่ 3, 2 แสดงภาพร่างของช่องภายในของ r.o.a.ya มันถูกสร้างขึ้นโดยปริมาตรแอคทีฟทรงกระบอกสามปริมาตร: ปริมาตร 1 และ 2 ที่อยู่ในตำแหน่งสมมาตรที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 มม. และปริมาตรภายใน 3 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม. หน้าต่างทางเข้า 4 และทางออก 5 ทำจากวัสดุ BaF 2. ไมโครโฟนได้รับการติดตั้งที่ด้านล่างของเซลล์และเชื่อมต่อกับระดับเสียงที่ใช้งานผ่านรู 6 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 24 มม.

รูปที่ 3.2 ช่องภายในของเซลล์ออปติคัลอะคูสติกแบบเรโซแนนซ์ 1, 2 - วอลุ่มภายนอก 3 - โวลุ่มภายใน 4 ,5 - หน้าต่างอินพุตและเอาต์พุต 6 - รูไมโครโฟน

การสะท้อนแสง" ที่เกิดจากการดูดซับรังสีเลเซอร์ด้วยก๊าซด้วย สภาวะปกติเกิดขึ้นที่ความถี่มอดูเลตการแผ่รังสี 3.4 kHz และสัญญาณพื้นหลังที่เกิดจากการดูดกลืนรังสีโดยหน้าต่าง PAOY มีค่าสูงสุดที่ความถี่ 3.0 kHz ปัจจัยด้านคุณภาพในทั้งสองกรณีคือ >20 การออกแบบนี้ p.o.a.ya. ให้ความไวสูงของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ และช่วยให้คุณสามารถระงับการมีส่วนร่วมของสัญญาณพื้นหลังโดยใช้เครื่องขยายสัญญาณแบบเลือกความถี่และเฟส ในเวลาเดียวกัน p.o.a.ya. ไม่ไวต่อเสียงรบกวนจากภายนอก ความกว้างของสัญญาณไฟฟ้าเมื่อวัดความเข้มข้นจะถูกกำหนดโดยสูตร

โดยที่ K คือค่าคงที่ของเซลล์ - พลังงานรังสีเลเซอร์ ? - ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนรังสีของก๊าซ C - ความเข้มข้นของก๊าซ

ก่อนการตรวจวัด เครื่องวิเคราะห์ก๊าซจะถูกสอบเทียบโดยใช้ก๊าซทดสอบ (CO2) ที่มีความเข้มข้นที่ทราบ

แอมพลิจูดวัดโดยใช้บอร์ด ADC ที่รวมอยู่ในคอมพิวเตอร์ Advantech คอมพิวเตอร์เครื่องเดียวกันนี้ใช้ในการควบคุมหน่วยปรับความยาวคลื่นและคำนวณความเข้มข้นของก๊าซที่วัดได้

โปรแกรมประมวลผลข้อมูลที่พัฒนาขึ้นนั้นมีไว้สำหรับการวิเคราะห์เชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของส่วนผสมของก๊าซโดยพิจารณาจากสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของรังสีเลเซอร์ CO 2เลเซอร์ ข้อมูลเบื้องต้นสำหรับโปรแกรมคือสเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่วัดได้ของส่วนผสมก๊าซที่วิเคราะห์ ตัวอย่างของสเปกตรัมการดูดกลืนไนโตรเจนที่พล็อตในหน่วยความหนาเชิงแสง แสดงในรูปที่ 3.3a และรูปที่ 3.3b แสดงตัวอย่างของสเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่มีการเติมแอมโมเนียเล็กน้อย

รูปที่ 3.3 สเปกตรัมการดูดซับ: a - ไนโตรเจนที่ความดันบรรยากาศปกติ, b - ส่วนผสมไนโตรเจน - แอมโมเนีย

ความลึกของแสงโดยที่

ซม -1ATM -1- ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับของก๊าซ j-th บนเส้นเลเซอร์ i-th, C ฉัน , atm - ความเข้มข้นของก๊าซ jth, i

ไลบรารีของส่วนประกอบที่เป็นไปได้มีค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงและเป็นเมทริกซ์ขนาด (N x m) จำนวนก๊าซที่แสดงในห้องสมุดคือ m = 37 จำนวนสูงสุดของเส้นเลเซอร์ที่วิเคราะห์ N คือ 84 (21 เส้นในแต่ละสาขา CO2 -เลเซอร์)

ในกระบวนการวิเคราะห์สเปกตรัมของส่วนผสมก๊าซที่เกิดขึ้นจากเส้นดูดกลืนที่ทับซ้อนกันของก๊าซที่รวมอยู่ในส่วนผสม โปรแกรมจะเลือกส่วนประกอบเหล่านั้นจากห้องสมุดที่อธิบายสเปกตรัมของส่วนผสมได้ดีที่สุด เกณฑ์หลักประการหนึ่งในการค้นหาชุดส่วนประกอบที่ดีที่สุดคือค่าของส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานระหว่างการทดลอง และสเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่พบจากการวนซ้ำ:

อัลกอริธึมสำหรับการแก้ปัญหาผกผัน - การค้นหาความเข้มข้นโดยใช้สเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่รู้จัก - ถูกสร้างขึ้นโดยใช้วิธีกำจัดแบบเกาส์เซียนและวิธีการทำให้เป็นมาตรฐานของ Tikhonov และปัญหาหลักในการใช้งานนั้นเกี่ยวข้องกับการประเมินเสถียรภาพของการแก้ปัญหา (องค์ประกอบของ เมทริกซ์ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงรวมถึงเงื่อนไขอิสระเป็นที่รู้จักเพียงประมาณเท่านั้น ) การเลือกพารามิเตอร์การทำให้เป็นมาตรฐานและการค้นหาเกณฑ์สำหรับการหยุดกระบวนการวนซ้ำ

ตารางแสดงข้อมูลที่คำนวณเกี่ยวกับขีดจำกัดการตรวจจับของก๊าซบางชนิดโดยเครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่อธิบายไว้:

ขีดจำกัดการตรวจจับก๊าซ, ppbขีดจำกัดการตรวจจับก๊าซ, ppbอะโครลีน0.3โมโนเมทิลไฮดราซีน0.2แอมโมเนีย0.015โอโซน0.1เบนซีน0.4เปอร์คลอโรเอทิลีน0.02t-บิวทานอล0.2โพรพานอล0.4ไวนิลคลอไรด์0.1สไตรีน0.4ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์0.001ไตรคลอโรเอทิลีน0.1เฮกซะคลอโรบิวทาไดอีน0.1P รีออน- 110.2ไฮดราซีน0.1ฟรีออน-1130.07ไดเมทิลไฮดราซีน0.2ฟรีออน -1140.071 .1-ไดฟลูออโรเอทิลีน0.06 ฟรีออน-120.07ไอโซโพรเพน0.3ฟูแรน0.2ไซลีน1เอทานอล0.2เมทิลคลอโรฟอร์ม0.1เอทิลอะซิเตต0.07เมทิลเอทิลคีโตน0.6เอทิลีน0.02เมทานอล0.06

ลักษณะการทำงานหลักของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ: จำนวนก๊าซที่วัดได้พร้อมกัน - สูงสุด 6; เวลาในการวัด 2 นาที; ขีดจำกัดการตรวจจับคาร์บอนไดออกไซด์ 0.3 ppm: ขีดจำกัดการตรวจจับแอมโมเนีย 0.015 ppb: ช่วงการวัดคาร์บอนไดออกไซด์ 1 ppm -10%; ช่วงการวัดแอมโมเนีย 0.05 ppb-5 ppm; ข้อผิดพลาดในการวัด 15%; แรงดันไฟฟ้า 220V ± 10% [ 1]

4. เครื่องวิเคราะห์ก๊าซออปติคัลอะคูสติกด้วยเลเซอร์

จากกิจกรรมทางอุตสาหกรรมของมนุษย์ ปัญหาในการปกป้องสิ่งแวดล้อมและโดยเฉพาะอย่างยิ่งบรรยากาศจึงกลายเป็นเรื่องเร่งด่วนมากขึ้น เพื่อแก้ปัญหานี้จำเป็นต้องดำเนินการตรวจสอบสถานะของบรรยากาศเพื่อควบคุมระดับมลพิษในนั้น เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบออปติคัล-อะคูสติกแบบเลเซอร์ช่วยให้สามารถระบุองค์ประกอบเชิงปริมาณของส่วนผสมก๊าซหลายองค์ประกอบได้อย่างแม่นยำสูงในช่วงไดนามิกขนาดใหญ่ คุณสมบัติหลักของคอมเพล็กซ์การวัดที่พัฒนาขึ้นคืออินเทอร์เฟซของ LOAG กับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลพร้อมซอฟต์แวร์พิเศษ การใช้พีซีและหน่วยควบคุมไมโครโปรเซสเซอร์แยกต่างหากทำให้สามารถทำการวิเคราะห์ก๊าซของส่วนผสมหลายองค์ประกอบ ประสิทธิภาพ และระบบอัตโนมัติในระดับสูงของกระบวนการตรวจวัด ศูนย์การวัด LOAG มีพารามิเตอร์น้ำหนักและขนาดเพียงเล็กน้อย ซึ่งช่วยให้สามารถใช้เป็นระบบเคลื่อนที่ในการตรวจสอบความสะอาดของอากาศได้ แผนภาพการทำงานของคอมเพล็กซ์การวัดอัตโนมัติตาม LOAG แสดงในรูปที่ 1 4.1. CO ที่ปรับค่าได้อย่างต่อเนื่องจะใช้เป็นแหล่งรังสี 2เลเซอร์ที่มีการปั๊มความถี่สูงและกำลังการแผ่รังสีเอาท์พุต 1...3 W โดยมีเส้นการสร้างประมาณ 70 เส้นในช่วง 9.2...10.8 ไมครอน (เส้นการดูดกลืนโมเลกุลของสารมลพิษจำนวนมากอยู่ในช่วงสเปกตรัมนี้) การแผ่รังสีเลเซอร์จะถูกมอดูเลตโดยชัตเตอร์ที่ความถี่เสียง ในการควบคุมกำลังเอาท์พุตของเลเซอร์ จะใช้เครื่องไพโรเดเตเตอร์ MG-30 ซึ่งส่วนหนึ่งของการแผ่รังสีเลเซอร์จะถูกกำหนดทิศทางโดยใช้ตัวแยกลำแสงแบเรียมฟลูออไรด์

รูปที่ 4.1. แผนผังของคอมเพล็กซ์การวัดตาม LOAG

การแผ่รังสีเลเซอร์แบบมอดูเลตจะเข้าสู่เซลล์ตรวจวัด ซึ่งจะถูกดูดซับโดยส่วนผสมของก๊าซที่วิเคราะห์ ส่งผลให้เกิดความผันผวนของแรงดันซึ่งจะถูกบันทึกเป็นการสั่นสะเทือนทางเสียง ประเภทของเซลล์ตรวจวัด: ทรงกระบอกไม่มีเสียงสะท้อน ซึ่งอยู่ในผนังซึ่งมีไมโครโฟนคอนเดนเซอร์ติดตั้งอยู่ อย่างไรก็ตาม การเลือกเซลล์ประเภทไม่มีเสียงสะท้อน แม้ว่าจะลดความไวของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซลงอย่างมาก แต่ก็ช่วยให้คุณลด ปริมาตรและพื้นที่ภายในของเซลล์ (ดังนั้นจึงลดอิทธิพลของการดูดซับและการกำจัดและเป็นผลให้ลดเวลาในการล้างเซลล์ที่ต้องการระหว่างตัวอย่างก๊าซสองตัวอย่าง) ขนาดที่เล็กของเซลล์ที่ไม่สั่นพ้องทำให้น่าสนใจสำหรับระบบเคลื่อนที่ นอกจากนี้ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของเซลล์เรโซแนนซ์จะถูกกำจัดออกไป กล่าวคือ การพึ่งพาความถี่เรโซแนนซ์ทางเสียงกับอุณหภูมิและความหนืดของก๊าซ เพื่อเพิ่มความไวของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่มีเซลล์ที่ไม่มีเสียงสะท้อน จึงมีการใช้อัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณพิเศษ

ระบบทางเข้าและทางออกของก๊าซใช้ในการทำให้เซลล์ตรวจวัดบริสุทธิ์ และนำตัวอย่างก๊าซที่วิเคราะห์แล้ว

ชุดควบคุมสื่อสารผ่านอินเทอร์เฟซแบบอนุกรมกับพีซี ส่งสัญญาณให้เลเซอร์ปรับและนำตัวอย่างก๊าซไปยังระบบปล่อยก๊าซและหัวฉีด ชุดควบคุมดำเนินการประมวลผลเบื้องต้นของสัญญาณที่วัดได้: การกรองแบบอะนาล็อก, การแปลงเป็นดิจิทัล, การคำนวณดัชนีการดูดซับ, การสะสมค่าของดัชนีการดูดซับ, การปฏิเสธผลลัพธ์ที่ผิดปกติ ชุดควบคุมประกอบด้วยไมโครโปรเซสเซอร์ที่ช่วยให้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซทำงานในโหมดการวัดการดูดซับโดยไม่ต้องใช้พีซี สำหรับการทำงานแบบอัตโนมัติ ชุดควบคุม LOAG ยังมีการควบคุมและตัวบ่งชี้ที่เหมาะสมอีกด้วย

ในการวัดความเข้มข้นของก๊าซของส่วนผสมหลายองค์ประกอบ เครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่อธิบายไว้ข้างต้นทำงานร่วมกับ IBM PC พร้อมซอฟต์แวร์ที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษ

รูปที่ 4.2. โครงการ ซอฟต์แวร์การวัดที่ซับซ้อน

ซอฟต์แวร์ของคอมเพล็กซ์การวัด (แผนภาพบล็อกแสดงในรูปที่ 4, 2) ช่วยให้สามารถวิเคราะห์ก๊าซเชิงปริมาณของส่วนผสมหลายส่วนประกอบ ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน:

ค้นหาชุดช่องการวัดสเปกตรัม (MSCI) ซึ่งประกอบด้วยการเลือกช่องสเปกตรัม M สำหรับส่วนผสมที่มีองค์ประกอบ N จากช่องที่เป็นไปได้ K ของแหล่งกำเนิดรังสีที่ใช้ (K>M>N)

การวัดการดูดซึมของสารผสมภายใต้การศึกษาใน ISCI ที่พบ

การคืนความเข้มข้นของส่วนประกอบของส่วนผสมก๊าซที่วิเคราะห์ตามผลการตรวจวัด

ข้อมูลอินพุตที่จำเป็นสำหรับคอมเพล็กซ์คือองค์ประกอบเชิงคุณภาพของส่วนผสม ซึ่งกำหนดไว้ตามข้อมูลเบื้องต้น (เช่น ในระหว่างการวิเคราะห์ก๊าซตามปกติ) หรือโดยการดำเนินการตรวจวัดเบื้องต้นโดยใช้วิธีการตรวจจับส่วนประกอบของก๊าซ

ซอฟต์แวร์ของคอมเพล็กซ์การวัดยังมีฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ที่ประกอบด้วย ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการดำเนินงานของคอมเพล็กซ์การวัดและประกอบด้วยสามตารางที่เชื่อมต่อถึงกัน:

) ตารางที่มีข้อมูลเกี่ยวกับความยาวคลื่นในการสร้างเลเซอร์ - ช่องการวัดสเปกตรัม พลังงานการแผ่รังสีที่ความยาวคลื่นเหล่านี้ รวมถึงข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการปรับเลเซอร์ให้เป็นเส้นเหล่านี้

) ตารางที่มีค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับของก๊าซในช่องสเปกตรัมจากตารางแรกและความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต (MAC) ของก๊าซเหล่านี้ตามมาตรฐานต่างๆ (ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับของก๊าซที่ความยาวคลื่นของการสร้าง CO2 -เลเซอร์);

) ตารางที่มีข้อมูลเกี่ยวกับแหล่งข้อมูลสำหรับตารางที่สอง

ในระหว่างการดำเนินงานของคอมเพล็กซ์การวัด คุณสามารถแก้ไขและเสริมฐานข้อมูลได้จากทั้งจาก แหล่งข้อมูลภายนอกและอยู่ในขั้นตอนการตรวจวัดสเปกตรัมก๊าซด้วยตัววัดเอง

ในขั้นตอนแรกของการทำงานของคอมเพล็กซ์การวัดสำหรับองค์ประกอบเชิงคุณภาพที่กำหนดของส่วนผสมที่วิเคราะห์ NSCI ที่เหมาะสมจะถูกกำหนดโดยคำนึงถึงลักษณะสเปกตรัมของส่วนประกอบที่รวมอยู่ในส่วนผสมพลังของการแผ่รังสีเลเซอร์ในแต่ละช่องสเปกตรัม ตลอดจนคุณลักษณะของอุปกรณ์ตรวจวัดด้วย สำหรับส่วนผสมที่ประกอบด้วยส่วนประกอบของก๊าซ N จะมีการเลือกช่องการวัด 2N (เพื่อใช้โหมดการดูดซับส่วนต่าง) โหมดการดูดกลืนแสงแบบดิฟเฟอเรนเชียลคือการวัดส่วนประกอบที่วิเคราะห์แต่ละรายการจะดำเนินการจากความยาวคลื่นที่ใกล้เคียงกันสองช่วง สิ่งนี้ช่วยให้เราสามารถกำจัดอิทธิพลของการดูดกลืนแสงแบบไม่เลือกสรรและสัญญาณพื้นหลังด้วยการพึ่งพาสเปกตรัมที่อ่อนแอ การค้นหา NSCI ที่เหมาะสมที่สุดโดยผู้ปฏิบัติงานด้วยตนเองสำหรับส่วนผสมที่มีหลายองค์ประกอบอาจใช้เวลานานหรือเป็นไปไม่ได้เลย

ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของซอฟต์แวร์ของคอมเพล็กซ์การวัดที่ใช้ LOAG ระบบอัตโนมัติสำหรับการค้นหา NSCI ได้ถูกนำมาใช้โดยใช้เทคนิคต่างๆ คุณสามารถค้นหาชุดที่เหมาะสมที่สุดซึ่งต้องใช้เวลาค่อนข้างมาก หรือค้นหาชุดกึ่งเหมาะสมที่สุดในเวลาน้อยกว่า 1 วินาที ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับงาน ด้วยเหตุนี้ ระบบค้นหา NSCI จึงให้ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการทำงานของระบบเพื่อควบคุมกระบวนการวัด

ในขั้นตอนที่สองของการวิเคราะห์ก๊าซ จะมีการวัดการดูดซึมของส่วนผสมของก๊าซที่วิเคราะห์แล้ว ชุดควบคุมถูกนำมาใช้ในรูปแบบของซอฟต์แวร์พิเศษสำหรับพีซีและโมดูลไมโครโปรเซสเซอร์ควบคุมแยกต่างหาก (รวมอยู่ในสเปกโตรมิเตอร์) สถาปัตยกรรมของระบบควบคุมนี้ช่วยให้กระบวนการควบคุม LOAG (รวมถึงการปรับด้วยเลเซอร์ซึ่งต้องใช้เวลามาก) การวัดและการประมวลผลสัญญาณล่วงหน้าสามารถดำเนินการควบคู่ไปกับการทำงานของ PC ที่รวมอยู่ในคอมเพล็กซ์การวัด ซึ่งช่วยให้คุณลดเวลาในการวิเคราะห์ก๊าซได้อย่างมาก โมดูลไมโครโปรเซสเซอร์สเปกโตรมิเตอร์เชื่อมต่อกับพีซีโดยใช้อินเทอร์เฟซแบบอนุกรม ซึ่งจะส่งคำสั่งงานการวัดและผลลัพธ์ของการประมวลผลข้อมูลการวัดเบื้องต้น

ในขั้นตอนที่สาม ระบบประมวลผลผลการวัดจะคืนค่าค่าความเข้มข้น ระบบประมวลผลผลลัพธ์ประกอบด้วยบล็อกการประมวลผลล่วงหน้าและบล็อกการประมวลผลเฉพาะเรื่อง การประมวลผลผลการวัดล่วงหน้าจะดำเนินการในชุดควบคุม LOAG หน่วยประมวลผลเฉพาะเรื่องจะคืนความเข้มข้นของส่วนประกอบของส่วนผสมก๊าซที่วิเคราะห์แล้ว สิ่งนี้ต้องการวิธีแก้ปัญหาสำหรับระบบ 2N สมการเชิงเส้น(N คือจำนวนส่วนประกอบในส่วนผสม) การวิเคราะห์ก๊าซด้วยเลเซอร์ ความซับซ้อนในการแก้ปัญหาระบบดังกล่าวอยู่ที่สัญญาณรบกวนที่วัดได้ (เวกเตอร์ทางด้านขวา) และความไม่ถูกต้องในการระบุค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสง (เมทริกซ์ของค่าสัมประสิทธิ์ทางด้านขวา) สารละลายที่ได้รับโดยวิธีผกผันโดยตรงในสถานการณ์ดังกล่าวจะไม่ถูกต้อง กล่าวคือ การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยทางด้านขวาไม่เสถียรและสำหรับสารผสมหลายองค์ประกอบ ตามกฎแล้ว ไม่สามารถคืนความเข้มข้นของก๊าซได้โดยไม่ต้องใช้สารพิเศษ อัลกอริธึมการประมวลผล ในบล็อกการประมวลผลเฉพาะเรื่อง มีการใช้อัลกอริธึมตามการทำให้เป็นมาตรฐานของ Tikhonov และวิธีการเลือกโซลูชันเสมือน ซึ่งช่วยให้ได้โซลูชันที่เสถียร

การใช้คอมเพล็กซ์การตรวจวัดที่พัฒนาขึ้นโดยอิงจาก LOAG ไม่เพียงแต่จะดำเนินการอัตโนมัติเพียงครั้งเดียวของกระบวนการวิเคราะห์ก๊าซหลายองค์ประกอบเชิงปริมาณเท่านั้น แต่ยังดำเนินการกึ่งต่อเนื่องได้ด้วย (โดยมีช่วงเวลาแยกกันเท่ากับเวลาที่ต้องใช้สำหรับ การวิเคราะห์ก๊าซ) การตรวจสอบของผสมหลายองค์ประกอบ ในโหมดการตรวจสอบกึ่งต่อเนื่องของส่วนผสมก๊าซหลายองค์ประกอบในบล็อกการประมวลผลเฉพาะเรื่อง ค่าความเข้มข้นที่ได้รับจะถูกปรับให้เรียบและเปรียบเทียบกับค่า MPC หากความเข้มข้นของส่วนประกอบที่วิเคราะห์เกินค่า MPC การวัดที่ซับซ้อนจะออกข้อมูลคำเตือน

การโต้ตอบของผู้ปฏิบัติงานกับคอมเพล็กซ์การวัด LOAG จะดำเนินการผ่านอินเทอร์เฟซผู้ใช้ที่รวมอยู่ในซอฟต์แวร์

จำนวนส่วนประกอบของส่วนผสมที่วิเคราะห์ได้สูงสุด (N สูงสุด ) ถูกกำหนดโดยจำนวนช่องการวัดสเปกตรัมที่กำหนดโดยแหล่งการศึกษาด้วยเลเซอร์ที่ใช้ ในกรณีของเรา N สูงสุด ~ม สูงสุด /2 = 35 (ม ท๊ะ - จำนวนช่องสเปกตรัมของแหล่งกำเนิดรังสี) อย่างไรก็ตาม จำนวนส่วนประกอบที่วิเคราะห์จริงถูกจำกัดโดยลักษณะสเปกตรัมของก๊าซเหล่านี้ (เนื่องจากการทับซ้อนกันของสเปกตรัมการดูดกลืนแสง) และผลที่ตามมาคือตามเงื่อนไขของระบบสมการเชิงเส้นของการวิเคราะห์ก๊าซเลเซอร์ และปริมาณ ถึง 10-15 ความแม่นยำในการวัดดัชนีการดูดกลืนแสงซึ่งอยู่ที่ 1-5% ขึ้นอยู่กับกำลังการแผ่รังสีในช่องการวัดสเปกตรัมและความเข้มของการดูดกลืนแสงในช่องสเปกตรัมนี้ ข้อผิดพลาดในการสร้างความเข้มข้นขึ้นใหม่อย่างมีนัยสำคัญนั้นขึ้นอยู่กับจำนวนของส่วนประกอบที่รวมอยู่ในส่วนผสมและลักษณะสเปกตรัมขององค์ประกอบเหล่านั้น เวลาของการวัดครั้งเดียวคือไม่กี่นาที และจะถูกกำหนดในระดับสูงตามเวลาที่ต้องสร้าง CO2 ขึ้นมาใหม่ -เลเซอร์

เมื่อใช้เป็นวิธีการปรับจูนไม่ใช่โดยการหมุนตะแกรงเลี้ยวเบนซึ่งเป็นหนึ่งในกระจกสะท้อนกลับ แต่ใช้วิธีการจูนแบบอิเล็กทรอนิกส์ จะช่วยลดเวลาที่ต้องใช้ในการวิเคราะห์ก๊าซได้อีก ความไม่ต่อเนื่องของการวัดระหว่างการวิเคราะห์ก๊าซอย่างต่อเนื่องจะขึ้นอยู่กับเวลาที่ต้องใช้ในการวัดครั้งเดียว คอมเพล็กซ์การวัดที่มีขนาดเล็ก ประสิทธิภาพสูงและเป็นอัตโนมัติของกระบวนการวิเคราะห์ก๊าซ การควบคุมที่ง่ายดายทำให้อุปกรณ์นี้มีแนวโน้มในการตรวจสอบความบริสุทธิ์ของอากาศในบรรยากาศ

5. เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบมัลติเซ็นเซอร์

มีการอธิบายแบบจำลองของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบมัลติเซนเซอร์ ซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้พารามิเตอร์ของเซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีแอมเพอโรเมตริกที่มีความไวสูง มีการพูดคุยถึงตัวเลือกในการเลือกศักยภาพบนอิเล็กโทรดในการทำงานของเซ็นเซอร์และปัญหาความแม่นยำในการวัดความเข้มข้นเล็กน้อยของส่วนประกอบก๊าซบางชนิดโดยมีส่วนประกอบอื่นๆ ที่มีความเข้มข้นสูง

ความสำคัญของปัญหาหลักประการหนึ่ง สังคมสมัยใหม่- ความสะอาดของสิ่งแวดล้อม - อธิบายถึงความสนใจอย่างมากในการพัฒนาวิธีวิเคราะห์ก๊าซและฮาร์ดแวร์แบบใหม่ เทคนิคที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน (แก๊สโครมาโตกราฟี ออปติคอล ฯลฯ) มากมาย คุณสมบัติเชิงบวกมีข้อเสียเปรียบที่สำคัญซึ่งไม่อนุญาตให้ใช้ทุกที่ ข้อเสียนี้คือต้นทุนที่สูงทั้งตัวอุปกรณ์วิเคราะห์และการบำรุงรักษา ทางเลือกที่แท้จริงนอกเหนือจากวิธีการที่มีอยู่คือวิธีการวิเคราะห์ก๊าซโดยใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบหลายเซ็นเซอร์ (MSGA) ซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้เซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมี อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ เนื่องจากขาดเซ็นเซอร์ที่มีความไวสูง จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้ MSGA เพื่อแก้ไขปัญหาในการตรวจสอบเนื้อหาของส่วนประกอบก๊าซในอากาศที่ระดับ ppb เช่น ตรวจสอบอากาศในเขตที่อยู่อาศัย การเกิดขึ้นของเซ็นเซอร์ที่มีความไวสูงและระดับเสียงรบกวนต่ำในปัจจุบันทำให้เกิดโอกาสเช่นนี้

บทความนี้วิเคราะห์ตัวเลือกสำหรับการสร้างเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบหลายเซ็นเซอร์โดยใช้เซ็นเซอร์ดังกล่าว และยังประเมินความแม่นยำในการวัดความเข้มข้นเล็กน้อยของส่วนประกอบบางอย่างของส่วนผสมก๊าซเมื่อมีส่วนประกอบอื่นๆ ที่มีความเข้มข้นสูง

ในแบบจำลอง MSGA ที่เสนอโดยผู้เขียนโดยใช้เซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีที่มีความไวสูง S(NO 2) และ S(ดังนั้น 2) ส่วนใหญ่จะใช้สองวิธีในการวิเคราะห์ส่วนผสมของก๊าซหลายองค์ประกอบ:

การใช้ตัวกรองแบบเลือกเพื่อกำจัดก๊าซที่ "รบกวน"

โดยไม่ต้องใช้ฟิลเตอร์แบบเลือกสรร พร้อมการปรับศักยภาพของอิเล็กโทรดการทำงานของเซ็นเซอร์

ทั้งสองตัวเลือกมีทั้งข้อดีและข้อเสีย เมื่อเซ็นเซอร์แต่ละตัวได้รับเฉพาะส่วนประกอบ "ของตัวเอง" เท่านั้น ความแม่นยำในการกำหนดความเข้มข้นจะสูงสุดสำหรับการกำหนดค่าเซ็นเซอร์ที่กำหนด ในกรณีทั่วไป ระบบสมการเชิงเส้นที่อธิบายการกำหนดค่าของระบบการวัดจะมี แบบฟอร์มต่อไปนี้:

……………………………………

ฉันอยู่ที่ไหน ฉัน - สัญญาณเซ็นเซอร์ i-to, µA; ก ฉัน - ค่าสัมประสิทธิ์ความไวของเซ็นเซอร์ i-th สัมพันธ์กับส่วนประกอบ j-ro, μA"(mg/m3); C ฉัน - ความเข้มข้นของส่วนประกอบ i-ro ของส่วนผสม, mg/m3 .

ในกรณีที่ใช้ตัวกรองแบบเลือก ปัจจัยหลัก D 0ยอมรับแนวทแยง

รูปแบบก ฉัน = 0 ณ อย่างไรก็ตาม เมื่ออายุของตัวกรอง ความแม่นยำในการกำหนดความเข้มข้นของส่วนประกอบจะลดลงเนื่องจากลักษณะของคำที่ผสมกัน ใน D หลัก 0 และผู้ช่วย D ฉัน ปัจจัยกำหนด สถานการณ์นี้จำเป็นต้องมีการสอบเทียบใหม่สำหรับส่วนประกอบที่วัดได้ทั้งหมด หรือการเปลี่ยนตัวกรองแบบเลือกเก่าด้วยตัวกรองใหม่ เพื่อคืนค่าคุณลักษณะความแม่นยำดั้งเดิมของ MSGA

เซนเซอร์ S(NO 2) และ S(ดังนั้น 2) เช่นเดียวกับเซนเซอร์ไฟฟ้าเคมีอื่นๆ ไม่มีการเลือก 100% เมื่อเทียบกับส่วนประกอบหลักที่วัดได้ การวิจัยที่ดำเนินการโดยผู้เขียนเผยให้เห็นภาพอิทธิพลของ S(N02) และ S(SO) ต่อเซ็นเซอร์ 2) ก๊าซ เช่น NO2, NO และ SO 2: ความไว S ของเซ็นเซอร์แต่ละตัวต่อก๊าซที่ระบุไว้นั้นขึ้นอยู่กับค่าของศักย์ V ที่อิเล็กโทรดการทำงานของเซ็นเซอร์ที่สัมพันธ์กับอิเล็กโทรดอ้างอิง (ดูรูปที่ 5.1) ลักษณะของการเปลี่ยนแปลงความไวเมื่อศักย์ V เปลี่ยนแปลงในช่วงตั้งแต่ -300 ถึง +300 mV ช่วยให้คุณสามารถเลือกพื้นที่ทำงาน (RO) อย่างน้อยสามพื้นที่สำหรับการตั้งค่าศักย์ไฟฟ้าบนอิเล็กโทรดการทำงานของเซ็นเซอร์สำหรับการตรวจวัดก๊าซพร้อมกัน ความเข้มข้น

มีการใช้เซ็นเซอร์ร่วมกันต่อไปนี้ในระบบการวัด:

ส(เลขที่ 2) โดยมีศักย์ V ใน PO-1 (-250 ".. -200 mV) สำหรับการวัดความเข้มข้นของ NO2 และ SO2;

ส(เลขที่ 2) โดยมีศักยภาพ V ใน PO-2 (200-300 mV) สำหรับการวัดความเข้มข้นของ NO2 และไม่;

ส(ดังนั้น 2) โดยมีศักย์ V ใน PO-Z (-200,.. -100 mV) สำหรับการวัดความเข้มข้นของ NO2 และดังนั้น 2.

รูปที่ 5.1 การขึ้นอยู่กับความไว S ของเซ็นเซอร์กับศักยภาพ V บนอิเล็กโทรดทำงาน: a - เซ็นเซอร์ S(NO 2) ข - เซ็นเซอร์ S(SO2 )

เนื่องจากความยากลำบากในการเลือกตัวกรองแบบเลือกสรรที่มีประสิทธิภาพที่ระดับความเข้มข้น ppb สำหรับส่วนผสมของก๊าซ NO 2- ไม่ - ดังนั้น 2เราวิเคราะห์ตัวเลือกในการติดตั้งตัวกรองบนเซ็นเซอร์แต่ละตัวที่สามารถดูดซับ SO2 จากส่วนผสมของก๊าซเท่านั้น (ตะแกรงโมเลกุล 4A)

ผลลัพธ์ของการสร้างแบบจำลองการวัดความเข้มข้นของส่วนผสมก๊าซหลายส่วนประกอบพร้อมกันโดยใช้เซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีที่มีการเลือกที่ไม่สมบูรณ์จะแสดงในตาราง โดยมีการใช้สัญลักษณ์ต่อไปนี้: C ฉัน , - ความเข้มข้นของก๊าซในส่วนผสม ; - ความเข้มข้นของก๊าซที่วัดโดยใช้ MSGA ส ฉัน - ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน; - ช่วงความเชื่อมั่น 95%; - ข้อผิดพลาดในการวัดสัมพัทธ์ (ตัวเลือกที่มีข้อผิดพลาดในการวัดมากผิดปกติจะถูกเน้นด้วยตัวหนา)

เลขวัดแก๊ส C ฉัน ,ppb ,ppbs ฉัน ,ppb ,ppb ,% หมายเหตุ1NO 2 ดังนั้น 2 NO100 34 1100 34 11.1 1.4 0.698 ... 103 31 ... 37 0 ... 2.02 10 100ไม่มีตัวกรองNO 2 ดังนั้น 2 NO100 34 1100 34 1.11.1 1.4 0.698 ... 102 31 ... 37 -0.1 ...2.42 8 109SO กรอง 2บน S(หมายเลข 2), PO-1NO 2 ดังนั้น 2 NO100 34 1100 34 1.10.8 8.3 0.499... 102 17... 53 0.3 ... 1.82 49 68 กรองSO 2บน S(หมายเลข 2), PO-32NO 2 ดังนั้น 2 NO100 100 1100 100 0.91.1 1.3 0.698 ... 102 98 ... 102 -0.2 ... 2.02 2.5 120ไม่มีตัวกรองNO 2 ดังนั้น 2 NO100 100 1100 100 11.2 1.6 0.698... 103 98... 104 -0.2 ...2.12 3 ตัวกรอง 121SO 2บน S(หมายเลข 2), PO-1NO 2 ดังนั้น 2 NO100 100 1100 100 11.1 7.8 0.698…103 87... 117 0... 2.122 15 105 กรองSO 2บน S(หมายเลข 2), PO-33NO 2 ดังนั้น 2 NO100 1 1101 2.0 0.81.1 2.1 0.599... 103 -2.2 ... 6.1 -0.1 ... 2.02.1 210 117ไม่มีตัวกรองNO 2 ดังนั้น 2 NO100 1 1101 1.6 1.61.1 2.3 0.599... 103 -3.0 ... 6.1 0.1 ...2.02.5 10268 82SOกรอง 2บน S(หมายเลข 2), PO-1NO 2 ดังนั้น 2 NO100 1 1100 -0.2 11.3 8.0 0.598... 103 -17.3 ... 17.0 0.2 ... 2.02.2 630 2.4 กรอง SO 2บน S(หมายเลข 2), PO-34NO 2 ดังนั้น 2 NO100 1 100100 0.5 1001.1 1.6 1.298... 102 -2.6 ...3.6 98... 1021.8 191 2.8ไม่มีตัวกรองNO 2 ดังนั้น 2 NO100 1 100101 1.7 1000.9 1.7 1.499... 102 -13 ...4.9 98 ... 1032.2 630 2.4SOกรอง 2บน S(หมายเลข 2), PO-1NO 2 ดังนั้น 2 NO100 1 100100 0.9 1001.3 10.4 1.298 ... 103 -19... 21 98... 1032.5 2115 2.4 กรองSO 2บน S(NO2 ), RO-3

ดังที่ทราบกันดีว่าสำหรับ MSGA ที่สร้างขึ้นบนเซ็นเซอร์ที่มีการเลือกที่ไม่สมบูรณ์มีความแม่นยำลดลงอย่างมากในการกำหนดความเข้มข้นเล็กน้อยของส่วนประกอบแต่ละส่วนเมื่อมีส่วนประกอบ "รบกวน" ที่มีความเข้มข้นสูง จากการวิเคราะห์ข้อมูลที่นำเสนอในตาราง เป็นไปตามการใช้ตัวกรองแบบเลือกสรรบน SO 2ไม่ได้นำไปสู่ความแม่นยำในการวัดที่มากขึ้นแต่อย่างใด ซึ่งง่ายต่อการมองเห็นเมื่อเปรียบเทียบผลลัพธ์ของการวัดหมายเลข 3 และ 4 สำหรับความเข้มข้นต่ำของ SO 2และ NO กับพื้นหลังที่มีความเข้มข้นของ NO2 สูง

6. แตะเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบเลือกสรร

การสร้างเครื่องวิเคราะห์ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์เกี่ยวข้องกับปัญหาทางเทคนิคมากมาย ความจริงก็คือองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน (เซ็นเซอร์) ของความเข้มข้นของ H 2S ทุกประเภทจะถูกย่อยสลาย ("เป็นพิษ") เมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากฤทธิ์ทางเคมีของ H 2ส. ในกรณีที่ใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซในการตรวจสอบสภาพแวดล้อม ปัญหามีความซับซ้อนเนื่องจากความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต (MAC) สำหรับ H 2S มีขนาดเล็กมาก (5 ppb สำหรับโซนสุขาภิบาล) การสังเกตด้วยความไวของเซ็นเซอร์สูง ใช้งานยากในสภาพการทำงานจริงของอุปกรณ์ การเปลี่ยนแปลงในสภาวะภายนอก (อุณหภูมิ ความชื้น ความดัน) และโดยเฉพาะอย่างยิ่งอิทธิพลของก๊าซ ที่มีอยู่ในบรรยากาศสามารถทำให้ความไวสูงโดยธรรมชาติต่อ H ของเซ็นเซอร์เป็นกลางได้ 2ส. ในขณะที่ปัญหาการวัดความเข้มข้นต่ำของ H 2S ได้รับการแก้ไขโดยใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซตามปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ แต่อุปกรณ์ประเภทนี้มีความซับซ้อน เทอะทะ และมีราคาแพง อุปกรณ์คัดเลือกที่มีความไวสูงพร้อมเซ็นเซอร์สัมผัสสำหรับ H 2เอสยังไม่มีเลย

เมื่อเร็ว ๆ นี้ ผู้เขียนพยายามแก้ไขปัญหาในการสร้างเครื่องวิเคราะห์ก๊าซเซ็นเซอร์สำหรับไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่มีความเข้มข้นต่ำโดยใช้เซ็นเซอร์ MIS แบบโลหะ - อิเล็กทริก - เซมิคอนดักเตอร์ (MDS) อุปกรณ์ประเภทนี้มีอธิบายไว้ด้านล่างนี้ แต่ก่อนที่จะพูดถึงความสามารถเฉพาะของอุปกรณ์ ให้เรานึกถึงหลักการทำงานของเซ็นเซอร์ MIS กันก่อน แผนภาพของอุปกรณ์แสดงในรูป 6.1.

รูปที่ 6.1. แผนผังของอุปกรณ์เซ็นเซอร์ MIS:

3 - ฉนวน; 2 - ตัวต้านทานเครื่องทำความร้อน; 4 - เทอร์มิสเตอร์; 5 - โลหะ (Pd); 6 - อิเล็กทริก; 7 - เซมิคอนดักเตอร์;

เซ็นเซอร์ประกอบด้วยแผ่นซิลิกอน 7 ซึ่งมีชั้นอิเล็กทริก 6 สะสมอยู่จากนั้นจึงฝากชั้นของแพลเลเดียม 5 โครงสร้างนี้เป็นตัวเก็บประจุที่มีความจุ C สำหรับ เงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดในระหว่างการทำงานเซ็นเซอร์จะถูกให้ความร้อนจากแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า E ถึงอุณหภูมิ 100-140 โดยใช้เครื่องทำความร้อนแบบต้านทานขนาดเล็ก (1-3) อุณหภูมิวัดโดยเทอร์มิสเตอร์ 4 และรักษาโดยหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์โดยมีข้อผิดพลาด ±0.03 °C

รูปที่ 6, 2 แสดงคุณลักษณะ C(U) ของเซนเซอร์ ซึ่งไม่เป็นเชิงเส้นอย่างมีนัยสำคัญ หลักการทำงานของเซ็นเซอร์ฟิสิกส์เคมีมีดังนี้ โมเลกุล H 2S ซึ่งตกลงมาจากชั้นบรรยากาศสู่พื้นผิวแพลเลเดียม ความจุของตัวเก็บประจุจะเปลี่ยน ในขณะที่คุณลักษณะ C(U) เลื่อนไปทางซ้าย ดังที่แสดงโดยเส้นโค้งประ เมื่อรักษาแรงดันไบแอสคงที่ U ข้ามตัวเก็บประจุ ซี.เอ็ม. ความจุเปลี่ยนไปเป็น C. การเปลี่ยนแปลงนี้สามารถแปลงเป็นความถี่ได้โดยใช้หน่วยอิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์

รูปที่ 6.2. C(U) - คุณลักษณะของเซ็นเซอร์ MIS (A - จุดปฏิบัติการ]

รูปที่ 6, 3a แสดงลักษณะไดนามิกของเซ็นเซอร์ตามแผนผัง: การพึ่งพาอาศัยกัน C เทียบกับเวลาเมื่อใช้พัลส์สี่เหลี่ยมที่มีความเข้มข้น K. ค่า กำหนดลักษณะความเร็วการตอบสนองของเซ็นเซอร์ - ความผ่อนคลายเมื่อถอด H 2ส.สำหรับความเข้มข้นลำดับที่ 0.1 ppm คือ 3-5 นาที ซึ่งกำหนดโดยกระบวนการแพร่และการดูดซับในตัวเซนเซอร์และในห้องที่มีเซนเซอร์ ในรูป 3, b แสดงลักษณะคงที่ของเซ็นเซอร์ตามแผนผัง: การพึ่งพาอาศัยกัน C กับความเข้มข้นของก๊าซ รูปแบบของมันคล้ายคลึงกับก๊าซทุกชนิด ความแตกต่างอยู่ที่ความเข้มข้นที่สังเกตได้จากความอิ่มตัวเท่านั้น ในช่วงความเข้มข้นที่น้อยกว่า 10 ppm จะเป็นเส้นตรงเสมอ

รูปที่ 6.3. คุณลักษณะแบบไดนามิก (a) และแบบคงที่ (b) ของเซ็นเซอร์

เป็นที่ทราบกันว่าเซ็นเซอร์ MIS มีความไวต่อก๊าซหลายชนิดสูงมาก ดังนั้นจึงเป็นเช่นนั้น ต้องใช้ในเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ อย่างไรก็ตาม ความคิดเห็นได้หยั่งรากว่าพวกเขามีลักษณะที่ไม่แน่นอนและไม่สามารถทำซ้ำได้เสมอ ตรงกันข้ามกับความคิดเห็นนี้เกือบทั้งหมดที่กล่าวถึงใน วรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ข้อเสียของเซ็นเซอร์ MIS ได้รับการแก้ไขโดยใช้เทคโนโลยีการผลิตเลเซอร์ที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษ และในขณะเดียวกันก็รักษาความไวสูงเอาไว้ โดยธรรมชาติของเคมีกายภาพแล้ว เซ็นเซอร์ MIS จึงไม่สามารถเลือกได้ พวกเขา "สัมผัส" ก๊าซต่อไปนี้: H 2, ชม 2ส ไม่ 2, เอ็น.เอช. 3, CO ฯลฯ (ใน องศาที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการผลิต) ปัญหาการเลือกสรรได้รับการแก้ไขโดยผู้เขียนโดยใช้แผนการสุ่มตัวอย่างก๊าซแบบสองช่องทาง

บล็อกไดอะแกรมของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแสดงในรูปที่ 6.4 ตัวอย่างก๊าซที่อยู่ระหว่างการศึกษาจะถูกสูบโดยเครื่องกระตุ้นการไหลสลับกันผ่านตัวกรอง F1, F2 และองค์ประกอบที่ไวต่อ SE การไหลของก๊าซผ่านตัวกรองจะถูกเปลี่ยน โซลินอยด์วาล์ว. สัญญาณจาก SE จะถูกแปลงโดยหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเชื่อมต่อกับโปรเซสเซอร์พิเศษ ผลการวัดจะแสดงบนตัวบ่งชี้

การวาดภาพ. 6.4. แผนภาพบล็อกของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ: ตัวกรอง F1, F2; Kl - วาล์ว; SE - องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน (เซ็นเซอร์ MDS); PR - เครื่องกระตุ้นการบริโภค

แนวคิดของการสุ่มตัวอย่างแบบสองช่องทางมีดังนี้ เซ็นเซอร์ที่นำเสนอ “สัมผัส” ก๊าซสามส่วนใหญ่: H 2ส ไม่ 2และเอ็น 2; อัตราส่วนความไวจะอยู่ที่ประมาณ 100:10:1 ดังนั้นเมื่อทำการวัดความเข้มข้นต่ำของ H 2การมีอยู่ของ NO ที่มาพร้อมกับบรรยากาศ 2และเอ็น 2อาจบิดเบือนผลลัพธ์ได้ ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อเทียบกับพื้นหลังของอิทธิพลของก๊าซที่มาประกอบหรือการเปลี่ยนแปลงสภาวะภายนอก จะไม่สามารถสังเกตเห็นปฏิกิริยาต่อความเข้มข้นของ H ที่ต่ำมากได้ 2S. ในเรื่องนี้วัสดุกรองจะถูกเลือกเพื่อให้ N0 2, เอ็น 2ความชื้น ฯลฯ ถูกส่งผ่านอย่างเท่าเทียมกันหรือถูกดูดซับโดยตัวกรองอย่างเท่าเทียมกัน และ H 2S ผ่านตัวกรองตัวหนึ่งได้ดีและดูดซึมได้ดีผ่านตัวกรองอีกตัวหนึ่ง จากนั้นเมื่อลบการอ่านค่าเครื่องมือที่ได้รับระหว่างการทำงานทางเลือกของช่องสัญญาณ เราจะได้สัญญาณจาก H 2S. ดังนั้น เซ็นเซอร์จึงเลือกเข้าสู่ H 2S. การทำงานของการสลับช่องสัญญาณและการรับสัญญาณที่แตกต่างนั้นดำเนินการโดยโปรเซสเซอร์ ทุกๆ 2 นาที ตัวบ่งชี้อุปกรณ์จะแสดงค่าความแตกต่างในการอ่านข้ามช่องสัญญาณ ซึ่งเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของ H 2S. ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนถูกกำหนดไว้เมื่อทำการสอบเทียบอุปกรณ์กับแหล่งความเข้มข้นระดับไมโคร H2 ที่ได้รับการรับรอง ส.

ลักษณะทางมาตรวิทยาของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ สำหรับเซนเซอร์ MIS ความไว S ถึง H ถูกกำหนดไว้ 2ส ไม่ 2, เอ็น 2และความชื้นในโหมดการทำงานช่องเดียวของอุปกรณ์ (ไม่มีตัวกรอง) สำหรับกรณีนี้ ในกรณีของ H 2S ไปยังอินพุต SE (ดูรูปที่ 4) เทอร์โมสตัท (30 ) ด้วยแหล่งที่มาของความเข้มข้นระดับจุลภาคด้วยผลผลิต 0.35 ไมโครกรัม/นาที ผลิตที่ Federal State Unitary Enterprise "VNIIM ซึ่งตั้งชื่อตาม D.I. Mendeleev" อัตราการไหลของตัวอย่างคือ 0.5 ลิตร/นาที อากาศในห้องปกติถูกสูบผ่านเทอร์โมสตัท การสอบเทียบสำหรับ NO ดำเนินการในลักษณะเดียวกัน 2. ผลผลิตจากแหล่งที่มาคือ 7 ไมโครกรัม/นาที เมื่อพิจารณาความไวต่อ N 2ส่วนผสมของอากาศ - H ถูกสูบผ่านเซ็นเซอร์ 2ด้วยความเข้มข้น H 2 4 หน้าต่อนาที เมื่อพิจารณาผลกระทบของความชื้น อากาศในห้องจะถูกสูบผ่าน SE โดยก่อนหน้านี้จะผ่าน 1 พื้นผิวของน้ำในถัง

สำหรับเซ็นเซอร์ทั่วไปจะได้มา: = 30 โวลต์/ppm,

3 บี/พีพีเอ็ม = 0.3 บี/พีพีเอ็ม = 10 mV ต่อ 1% การวัดความชื้นสัมพัทธ์ที่ 20 °C เครื่องหมายลบ = หมายความว่า คุณลักษณะ C(U) ในกรณี NO 2เลื่อนไปทางขวา ผลลัพธ์ที่ได้คือความคลาดเคลื่อนในการวัดของอุปกรณ์คงที่ สภาพภายนอกคือ 10 มิลลิโวลต์

เมื่อใช้ข้อมูลเหล่านี้ เราจะใช้การประมาณค่าเพื่อประมาณความเข้มข้นต่ำสุดที่ตรวจพบได้ของ H 2S. หากเราตั้งค่าข้อผิดพลาดสัมพัทธ์เป็น ±20% สัญญาณที่เกี่ยวข้องจะเป็น 50 mV ดังนั้นความเข้มข้นต่ำสุดที่ตรวจพบได้ของ H 2S จะเป็น K นาที =1.5 ppb เช่น 1/3 ของความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของโซนสุขาภิบาล จากการเปรียบเทียบช 2ทราย จะเห็นได้ว่าการปรากฏตัวของไฮโดรเจนในอากาศแม้แต่ 1-2 ppm (จากบริเวณใกล้เคียงกับแหล่งกำเนิดของการคุกรุ่น การเผาไหม้ ฯลฯ) จะช่วยลดความเข้มข้นขั้นต่ำที่ตรวจพบได้ของ H ลง 6-12 เท่า 2S. ควรสังเกตว่าไฮโดรเจนในอากาศเป็นก๊าซที่มากับ "อันตราย" มากที่สุดเนื่องจากแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะปกป้ององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนจากมันโดยใช้ตัวกรอง

เมื่อเครื่องวิเคราะห์ก๊าซทำงานในโหมดสองช่องสัญญาณที่มีความไวต่อ NO 2, เอ็น 2และความชื้นจะถูกระงับอย่างสมบูรณ์ (จนถึงระดับเสียงรบกวน ±10 mV) โดยการเลือกวัสดุและความหนาของตัวกรอง อย่างไรก็ตาม ผลที่ได้คือความไวต่อ H 2S ลดลง 4 เท่าและมีค่าเท่ากับ 7.6 B/ppm เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับของตัวกรองบน ​​H 2S น้อยกว่า 100% และเวลาในการวัดต่อช่องสัญญาณน้อยกว่า . ด้วยเหตุนี้ ในโหมดดูอัลแชนเนล ความเข้มข้นต่ำสุดที่ตรวจพบได้คือ H 2S คือประมาณ 5 ppb นั่นคือ เท่ากับความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของโซนสุขาภิบาล

รูปคลื่นในโหมดดูอัลแชนเนลจะคล้ายกับการตอบสนองแบบไดนามิกที่แสดงในรูปที่ 1 3, ค.

ลักษณะทางเทคนิคของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ SVG-3: ช่วงความเข้มข้นที่วัดได้ของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในอากาศ 5-200 ppb (0.008-0.320 มก./ม. 3) ความละเอียด 5 ppb

ข้อผิดพลาดแน่นอน±2 พีพีบี

เวลาตอบสนอง 3-5 นาที

แรงดันไฟฟ้า 220 V, 50 Hz

กินไฟ 5 วัตต์

ขนาด 210x110x80 มม

น้ำหนักตัวเครื่อง 1.5 กก

อุปกรณ์นี้เลือกสำหรับไฮโดรเจนซัลไฟด์

อายุการใช้งานขององค์ประกอบการตรวจจับที่ การดำเนินงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาอย่างน้อยสามปีหากความเข้มข้นของไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่วัดได้ไม่เกิน 0.1 ppm ความไวสูงของอุปกรณ์ช่วยให้สามารถใช้ตรวจจับไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่ละลายในน้ำได้เช่นกัน ในกรณีนี้เซ็นเซอร์จะถูกวางไว้เหนือผิวน้ำ

7. เครื่องวิเคราะห์ก๊าซเพื่อการคุ้มครองแรงงานในสถานประกอบการซ่อมบำรุงการขนส่ง

ในระหว่างงานบำรุงรักษาการขนส่ง สารอันตรายต่างๆ จะถูกปล่อยออกสู่อากาศของสถานที่ผลิตซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพของคนงาน ตามกฎหมายแล้ว สารที่อยู่ในประเภทอันตราย I จะต้องได้รับการตรวจสอบโดยเครื่องวิเคราะห์ก๊าซอัตโนมัติพร้อมสัญญาณเตือน ความแม่นยำของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซไอเสียสำหรับอากาศที่มีอยู่ พื้นที่ทำงานไม่เพียงพอ เพื่อจุดประสงค์นี้ เครื่องวิเคราะห์ก๊าซ GANK-4 จึงได้รับการพัฒนาให้ตรงตามมาตรฐานที่ยอมรับ

ที่ การซ่อมบำรุงการขนส่งที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน (รถยนต์, ตู้รถไฟดีเซล, รถแทรกเตอร์, ฯลฯ ) ซึ่งดำเนินการในสถานที่ที่กำหนดเป็นพิเศษจะปล่อยสารอันตรายจำนวนหนึ่งออกสู่อากาศในพื้นที่ทำงาน ประการแรกคือคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ไฮโดรคาร์บอน (CH) ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO 2), ฟอร์มาลดีไฮด์ (CH 2เกี่ยวกับ). การเชื่อมแก๊สและไฟฟ้าทำให้เกิดโอโซน (O 3), เลขที่ 2,ดังนั้น,CH; เมื่อทำงานไฟฟ้า - ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (HF), ไฮโดรเจนคลอไรด์ (HC1), NO 2; เมื่อทาสี - อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนเช่นเบนซิน (C 6ชม 6), โทลูอีน (C 7เอ็น 8), ไซลีน (C 8เอ็น 10). ในบรรดาสารที่ระบุไว้ มีสารที่อยู่ในประเภทความเป็นอันตราย: CO, NO 2, CH2 โอ และคณะ

เมื่อสูดดม CO จะโต้ตอบกับฮีโมโกลบิน เป็นผลให้เกิดสารที่ละลายได้ไม่ดีในพลาสมาในเลือดและไม่สามารถขนส่งออกซิเจนได้ซึ่งขัดขวางการหายใจและการเผาผลาญออกซิเจนในเนื้อเยื่อ ไม่มีพิษ 2มาพร้อมกับอาการบวมน้ำที่ปอด ไอ อาเจียน ปัญหาการหายใจ และอาการแพ้ ช 2O ทำให้เกิดการระคายเคืองของเยื่อเมือกและทำลายระบบต่อมไร้ท่อ

HF มีส่วนทำให้เกิดเนื้องอกมะเร็ง นอกจากนี้สารทั้งหมดนี้ไม่ได้ถูกกำจัดออกจากร่างกายแต่สะสมอยู่ในนั้น ทำให้ตับและไตถูกทำลายซึ่งยากต่อการคาดเดาในระยะแรกๆ ดังนั้นหากเกินความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตสำหรับพื้นที่ทำงาน (MPC) ร 3) ห้ามใช้สารดังกล่าวในอากาศในบริเวณพื้นที่ทำงาน

ตาม GOST 12.1.005-88 "สารอันตราย การจำแนกประเภทและ ข้อกำหนดทั่วไปความปลอดภัย" หากมีโอกาสที่สารดังกล่าวจะเข้าสู่อากาศในพื้นที่ทำงาน จะต้องตรวจสอบความเข้มข้นอย่างต่อเนื่องโดยใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซอัตโนมัติ ส่วนหลังจะต้องมีสัญญาณเตือนด้วยแสงและเสียงเมื่อเกินขีดจำกัดความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต 3.

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายในการตรวจสอบก๊าซไอเสียจากการขนส่งรถยนต์และทางรถไฟ แต่ไม่เหมาะกับการตรวจติดตามอากาศภายในโรงงานอุตสาหกรรมที่อยู่ห่างออกไป ท่อไอเสีย- ด้วยเหตุนี้ความไวของพวกเขาจึงไม่เพียงพอ ตัวอย่างเช่นความเข้มข้นของ CO ในก๊าซไอเสียจะอยู่ที่ประมาณ 1% ในขณะที่กนง อาร์ซี CO เท่ากับ 0.002% เช่น น้อยกว่า 500 เท่า การวัดความเข้มข้นที่ต่ำเช่นนี้เป็นงานทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคที่ซับซ้อน

ใน เมื่อเร็วๆ นี้เซนเซอร์ได้รับการพัฒนาให้มีความไวที่จำเป็นสำหรับการวัดดังกล่าว สถาบันวิจัยอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์และอุปกรณ์ไฟฟ้าแห่งรัสเซีย (VNIILE) ร่วมกับ NPO Pribor LLC ได้พัฒนาเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ GANK-4-1 (รูปที่ 7.1) ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการตรวจสอบอากาศของพื้นที่ทำงานในโรงรถรถยนต์ ศูนย์บริการและห้องปฏิบัติการทดสอบ ขนาดเครื่อง 250x200x150 มม. น้ำหนัก 3.5 กก. อุปกรณ์มีทั้งรุ่นพกพาและแบบอยู่กับที่ อุปกรณ์นี้มาพร้อมกับเซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมี CO และ NO2, เซ็นเซอร์เทอร์โมคะตะไลติก CH และเซ็นเซอร์เทปแบบเปลี่ยนได้สำหรับแอมโมเนีย ไฮโดรเจนซัลไฟด์ คลอรีน HCl HF กรดอะซิติกและกรดไฮโดรไซยานิก O3 และฝุ่น

รูปที่ 7.1.

เซ็นเซอร์เทปแต่ละตัวเป็นคาสเซ็ตพิเศษที่มีเทปรีแอกทีฟซึ่งมีความไวต่อเนื้อหาของสารที่กำลังวัด เทปเป็นฐานเซลลูโลสที่มีรูพรุนซึ่งชุบด้วยสารละลายที่มีสารที่เป็นตัวบ่งชี้สารที่กำลังพิจารณา โครงสร้างสามารถติดตั้งได้ เซ็นเซอร์เพิ่มเติมไปจนถึงสารอื่นๆ

เมื่อเปิดอุปกรณ์ ไมโครปั๊มจะเริ่มทำงานโดยดูดอากาศผ่านรูพรุนของเทป ในกรณีนี้จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมี ส่งผลให้สีของเทปเปลี่ยนไป ความเข้มของสีและอัตราการเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารที่วัดได้ในอากาศ คาสเซ็ตแต่ละอันมีอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งจะบันทึกผลการสอบเทียบเทปไว้

อุปกรณ์ทำงานอัตโนมัติเต็มรูปแบบ โดยจะตรวจสอบความเข้มข้นของสิ่งเจือปนอย่างต่อเนื่อง เมื่อเกินความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต อาร์ซี ไฟ LED สีแดงจะสว่างขึ้นและเสียงบี๊บจะดังขึ้น สามารถส่งข้อมูลออกโดยตรงไปยังจอ PC ผ่านทางพอร์ต RS-232

นอกจากนี้เพื่อควบคุมเนื้อหาของ CO, CH และ NO 2เครื่องวิเคราะห์ก๊าซเชิงวิเคราะห์ความร้อนและไฟฟ้าเคมีแบบอยู่กับที่จำนวนหนึ่ง GANK-4-SO, GANK-4-SN และ GANK-4-NCb ได้รับการพัฒนา (รูปที่ 7,2) อุปกรณ์เหล่านี้เป็นอุปกรณ์ขนาดเล็ก (ขนาด - 155*80x60 มม.) เรียบง่ายและใช้งานง่าย พร้อมด้วยตัวบ่งชี้ดิจิตอล วัดความเข้มข้น 0.1-9.9 MPC อาร์ซี . เมื่อเกิน 1 กนง อาร์ซี หน้าสัมผัสรีเลย์จะปิดและมีสัญญาณไฟแจ้งเตือนเมื่อเกิน 5 MAC ร 3- รีเลย์ตัวที่สองเปิดใช้งานและสัญญาณเสียงจะดังขึ้น สามารถเชื่อมต่อแอคทูเอเตอร์กับรีเลย์ - ห้องควบคุม การระบายอากาศ สัญญาณเตือน ฯลฯ อุปกรณ์นี้มีเอาต์พุตอะนาล็อก 4...20 mA สำหรับการสื่อสารกับ PC หรือเครื่องมือวัดใดๆ

รูปที่ 7.2

อุปกรณ์ GANK ปฏิบัติตาม GOST 13320-81 "เครื่องวิเคราะห์ก๊าซอัตโนมัติอุตสาหกรรม: ทั่วไปโดยสมบูรณ์ ข้อกำหนดทางเทคนิค"และทำให้สามารถควบคุมอากาศในพื้นที่ทำงานได้ การใช้งานช่วยให้คุณรักษาสุขภาพของคนงานในสถานประกอบการซ่อมบำรุงยานพาหนะได้ การเปิดระบายอากาศอัตโนมัติช่วยให้คุณประหยัดไฟฟ้าและ พลังงานความร้อนแหล่งรวมอุปกรณ์ไฟฟ้าและเครื่องฟอกอากาศ

8. ลักษณะทางเทคนิคของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ

8.1 เครื่องวิเคราะห์ก๊าซ "SOU-1"

หลักการทำงานคือเคมีไฟฟ้า วิธีการเก็บตัวอย่างคือการแพร่กระจาย

สัญญาณเตือนก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ SOU-1 ลักษณะและขนาดการติดตั้ง

หลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์จะขึ้นอยู่กับวิธีเคมีไฟฟ้า เซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมี (ECS) รวมถึงองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน - เซลล์ไฟฟ้าเคมี (ECC) และบอร์ดซึ่งมีวงจรเทอร์มิสเตอร์ตั้งอยู่แยกกันสำหรับแต่ละเซลล์และจัดเตรียมพร้อมกับอุปกรณ์ประมวลผลสัญญาณอะนาล็อกชดเชยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในความไวของ อีซีซี

เซลล์ไฟฟ้าเคมีเป็นองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของสัญญาณเตือนและประกอบด้วยอิเล็กโทรดที่ใช้งานได้ อิเล็กโทรดอ้างอิง และอิเล็กโทรดเสริม ซึ่งทำโดยการฝากตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะไว้บนฟิล์มฟลูออโรเรซิ่นที่มีรูพรุน

เมื่อก๊าซที่ตรวจพบเข้าสู่ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะของอิเล็กโทรดที่ใช้งานผ่านซับสเตรตที่มีรูพรุน ก๊าซจะออกซิไดซ์และปล่อยอิเล็กตรอนอิสระออกมา ECC จะสร้างสัญญาณกระแสตามสัดส่วนกับความเข้มข้นของส่วนประกอบที่วัดได้ในอากาศ สัญญาณไฟฟ้าจาก ECD จะเข้าสู่อุปกรณ์ประมวลผลสัญญาณ ซึ่งมีการขยายและเปรียบเทียบกับเกณฑ์การแจ้งเตือนที่ตั้งไว้

8.2 เครื่องวิเคราะห์ก๊าซ "Ort-SO-01"

สัญญาณเตือนก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ "Ort-SO-01" ลักษณะและขนาดการติดตั้ง

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ "Ort-SO-01" (ต่อไปนี้จะเรียกว่าเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ) ได้รับการออกแบบมาเพื่อการตรวจสอบความเข้มข้นของคาร์บอนมอนอกไซด์ในอากาศภายใต้สภาวะต่างๆ โดยอัตโนมัติอย่างต่อเนื่อง เปิดช่องว่างในบริเวณใต้กันสาด ในห้องที่ไม่มีการควบคุม สภาพภูมิอากาศวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมทั่วไปบริการเทศบาล

"Ort-SO-01" คือเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบช่องเดี่ยวบล็อกเดียวแบบอยู่กับที่ของส่วนประกอบเดียว การกระทำอย่างต่อเนื่องด้วยการหมุนเวียนของสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม การระบุความเข้มข้นของส่วนประกอบแบบดิจิทัล การให้สัญญาณแสงและเสียงแบบเกณฑ์สองเกณฑ์ และเอาต์พุตสำหรับการควบคุมวงจร (เปิด/ปิด) ของแอคทูเอเตอร์ภายนอก

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซได้รับการออกแบบเพื่อใช้ในสภาวะต่อไปนี้:

อุณหภูมิแวดล้อมและสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมตั้งแต่ -20°С ถึง +50°С;

ความชื้นสัมพัทธ์ของสภาพแวดล้อมและสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมตั้งแต่ 15% ถึง 95%;

ความดันบรรยากาศจาก 84 kPa ถึง 107 kPa (จาก 630 ถึง 800 mmHg)

การสั่นสะเทือนไซน์ซอยด์ภายนอกที่มีความถี่ตั้งแต่ 5 Hz ถึง 35 Hz พร้อมแอมพลิจูดการกระจัดสูงสุด 0.35 มม.

การออกแบบและการทำงานของเครื่องวิเคราะห์

องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน (SE) ของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซคือเคมีไฟฟ้า หลักการทำงานของ SE ขึ้นอยู่กับการพึ่งพากระแสไฟฟ้าที่สร้างขึ้นในเซลล์ไฟฟ้าเคมีกับความเข้มของปฏิกิริยาออกซิเดชันบนพื้นผิวของอิเล็กโทรดที่เร่งปฏิกิริยาของโมเลกุล CO ที่แพร่กระจายจากสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมเข้าไปในเซลล์ผ่านเมมเบรนที่มีรูพรุน

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซใช้สามอิเล็กโทรด SE ซึ่งกำหนดเป็น GS ในแผนภาพ สัญญาณเอาท์พุตปัจจุบันของ SE ซึ่งนำมาจากอิเล็กโทรด "การตรวจจับ" ที่ไวต่อความรู้สึกจะถูกป้อนไปยังอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน (OP) DA1 ซึ่งเป็นตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบัน เทอร์มิสเตอร์ R5; Op-amp DA1 ซึ่งรวมอยู่ในวงจรป้อนกลับ ได้รับการออกแบบมาเพื่อชดเชยการขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของความไวของ SE

เพื่อลดความไม่เชิงเส้นของการแปลงและเพิ่มความเสถียรของการดำเนินการ SE ศักยภาพของอิเล็กโทรดที่มีความละเอียดอ่อนจึงได้รับความเสถียร สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการแนะนำในการออกแบบ SE อิเล็กโทรด "อ้างอิง" ที่สาม (อ้างอิง) และแอมพลิฟายเออร์ติดตาม DA2 ซึ่งเอาต์พุตซึ่งเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดที่สองของวงจรการวัดกระแส GS - "ตัวนับ"

ปุ่ม VT1 ซึ่งควบคุมจากแหล่งพลังงาน จะปิดอิเล็กโทรดที่มีความละเอียดอ่อนและอิเล็กโทรดอ้างอิงของ SE ด้วยกันในกรณีที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้าจ่ายให้กับเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ (ระหว่างการจัดเก็บหรือระหว่างการปิดระบบฉุกเฉินของเครือข่าย 220V) ซึ่งจะช่วยป้องกันโพลาไรเซชันของอิเล็กโทรด GS ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่ากระบวนการสร้างโหมดการทำงานปกติของ SE จะทำได้อย่างรวดเร็วเมื่อเปิดเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ

Op-amp DA3 ประมวลผลสัญญาณตามนิพจน์:

คุณอยู่ที่ไหน 3- แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของทรานสดิวเซอร์การวัด V;

K=0.01 Vm/mg - ค่าระบุของความชันการแปลง

กับ ใน x - ค่าที่แท้จริงของความเข้มข้นของ CO ในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม mg/m3 ;

กับ 0- SE ชดเชยศูนย์ ลดลงเหลืออินพุต mg/m 3; ?กับ 0(T) - อุณหภูมิดริฟท์ของศูนย์ SE ลดลงเหลือค่าอินพุต mg/m3 ;

ยู 0- แรงดันไฟฟ้าเลื่อน ลดลงเหลือเอาต์พุตของทรานสดิวเซอร์การวัด เพื่อแก้ไขการเปลี่ยนแปลงของศูนย์ SE (เช่น กระแสเอาท์พุต GS ที่ Svx = 0), V;

?Uo(T) - แรงดันชดเชยสำหรับการดริฟท์อุณหภูมิของศูนย์ SE ลดลงเหลือเอาต์พุตของตัวแปลงการวัด V

เพื่อให้จับคู่ทรานสดิวเซอร์การวัดกับอินสแตนซ์เฉพาะของ SE ได้อย่างแม่นยำ เครื่องวิเคราะห์ก๊าซจะมีองค์ประกอบการปรับ R13 "0" - การแก้ไขออฟเซ็ตศูนย์ SE, R15 "T" - การชดเชยการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิของศูนย์ SE และ R21 "K " - การตั้งค่าความชันการแปลงเล็กน้อย

แรงดันเอาต์พุตของ op-amp DA3 นั้นจ่ายผ่านตัวหาร R14, R15 ไปยัง ADC จากนั้นไปยัง SDA ซึ่งสร้างขึ้นบนตัวบ่งชี้ LED HG1-HG4 ซึ่งแสดงถึงค่าปัจจุบันของความเข้มข้นของ Cv เป็น pp หรือเป็น mg/ ม 3ตามลำดับ เมื่อกดหรือปล่อยปุ่มสวิตช์ SA1 "ppm-mg/m3"

ผลกระทบของค่าหนึ่งของส่วนประกอบ CO ในอากาศต่อร่างกายมนุษย์แสดงไว้ในตาราง

ความเข้มข้นของส่วนประกอบ CO ในอากาศ, ppm อาการมากถึง 50 ครั้งเป็นเวลาหลายชั่วโมงไม่ก่อให้เกิดอาการใด ๆ การได้รับสัมผัส 100 ครั้งเป็นเวลาหลายชั่วโมงทำให้เกิดอาการปวดศีรษะเล็กน้อยบริเวณหน้าผาก 500 ครั้งเป็นเวลา 1 ชั่วโมงทำให้เกิดอาการปวดศีรษะโดยเพิ่มความรุนแรง 1,000 ครั้งเป็นเวลา 20 ครั้ง -30 นาที. ทำให้เกิดอาการปวดศีรษะ เวียนศีรษะ คลื่นไส้ 4,000 ราย อาจเสียชีวิตภายใน 1 ชั่วโมง

ตามโครงสร้างแล้ว เครื่องวิเคราะห์ก๊าซถูกสร้างขึ้นในตัวเครื่องที่ประกอบด้วยฐาน (รายการที่ 1) และฝาครอบด้านบน (รายการที่ 2) บน ฝาครอบด้านบนและในช่องนั้นตั้งอยู่: องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน (ตำแหน่ง 3), ตัวกรอง (ตำแหน่ง 4), แผงทรานสดิวเซอร์วัด (ตำแหน่ง 5), แผงตัวบ่งชี้ (ตำแหน่ง 6), สวิตช์ SA1 "ppm-mg/m" (ตำแหน่งที่ 7) ปุ่มรีเซ็ตสัญญาณเตือนด้วยเสียง SB2 “รีเซ็ต Phy” (ตำแหน่ง 8) ปุ่มเปิดใช้งานโหมดควบคุม SB1 “เริ่ม” (ตำแหน่ง 9) ไซเรนเพียโซอิเล็กทริก BA1 (ตำแหน่ง 10) เพื่อลดอิทธิพลของการไล่ระดับอุณหภูมิ SE และองค์ประกอบ R5 และ VD1 ของทรานสดิวเซอร์การวัดได้รับการติดตั้งเปลือกหุ้มฉนวนความร้อน (รายการที่ 11) บอร์ดควบคุม (รายการที่ 12) อยู่ที่ฐานของตัวเครื่อง แกนของโพเทนชิโอมิเตอร์ R13 “0” (รายการ 13) และ R21 “K” (รายการ 14) อยู่ที่แผงด้านหน้าของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซและปิดผนึกด้วยซีลแบบมีกาวในตัว (รายการ 15)

บทสรุป

ควรสังเกตว่าการใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซมีความแตกต่างกันตั้งแต่การศึกษาองค์ประกอบของก๊าซและจบลงด้วยการช่วยชีวิตพนักงานจากการปล่อยสารอันตรายและในปัจจุบันนี้หากมองใกล้ ๆ คุณจะพบ "ไหวพริบเหล่านี้" ได้อย่างง่ายดาย ” อุปกรณ์ในสถานที่สาธารณะหลายแห่ง มักจะเป็นเครื่องวิเคราะห์ควัน แต่ไม่ค่อยเป็นเครื่องวิเคราะห์สารอันตรายบางประเภท คำอธิบายโดยละเอียดของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแต่ละตัวช่วยให้เราเข้าใจหลักการทำงานและอัลกอริธึมการทำงานของอุปกรณ์ แต่เป็นที่น่าสังเกตว่าในการทำงานกับมันคุณควรตระหนักดีถึงคำแนะนำและวิธีการที่มีเนื้อหาของก๊าซที่เป็นอันตราย ในอากาศมีการวัด หากละเลยเงื่อนไขเหล่านี้ ผลที่ตามมาอาจแตกต่างกัน กล่าวคือ จากความเสียหายต่ออุปกรณ์ไปจนถึงการวางยาพิษของบุคคลที่เสียชีวิตในภายหลัง ปัจจุบันมีเครื่องวิเคราะห์ก๊าซหลายชนิดและกำลังได้รับการพัฒนาซึ่งจะช่วยได้มากกว่าหนึ่งคนอย่างแน่นอน

บรรณานุกรม

1) เครื่องมือและเทคนิคการทดลอง พ.ศ. 2545 ฉบับที่ 3 หน้า 111-114.

) เทคโนโลยีชีวการแพทย์และอิเล็กทรอนิกส์วิทยุ, 2545, ฉบับที่ 9, หน้า. 38-41.

) Zubkov M.V., Loktyukhin V.N., Sovlukov A.S., “เซ็นเซอร์และทรานสดิวเซอร์วัดสำหรับการตรวจสอบสิ่งแวดล้อม”: บทช่วยสอน; ไรซาน. สถานะ วิศวกรรมวิทยุ มหาวิทยาลัย ไรซาน 2552, 64 น.

) เครื่องมือวัด, 2545, ฉบับที่ 3, หน้า. 52-54.

) เทคโนโลยีการวัด พ.ศ. 2547 ฉบับที่ 6 หน้า 67-69.

) เซ็นเซอร์และระบบ พ.ศ. 2547 ฉบับที่ 2 หน้า 51-52.

) http://ru.wikipedia.org/wiki/เครื่องวิเคราะห์ก๊าซ

)หนังสือเดินทางทางเทคนิคของสัญญาณเตือนคาร์บอนมอนอกไซด์ SOU-1, คู่มือการใช้งาน IBYAL.413534.001 RE No. 1855, 1999

) หนังสือเดินทางทางเทคนิคของสัญญาณเตือนคาร์บอนมอนอกไซด์ "ORT-SO-01", คู่มือการใช้งาน PLRT.413534.001 RE, 2004

) เบเกิล. G. F. (บรรณาธิการที่รับผิดชอบ) และคนอื่นๆ “การสร้างเครื่องดนตรี”, Kyiv: Lybid, 1991, 64 p.

การสื่อสาร การสื่อสาร วิทยุอิเล็กทรอนิกส์ และอุปกรณ์ดิจิทัล

วัตถุประสงค์ของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซคือการวัดและควบคุมความเข้มข้นของก๊าซ ใน กระบวนการทางเทคโนโลยีการผลิตโลหะ, ควบคุมความเข้มข้นของก๊าซต่างๆ: ก๊าซไวไฟ, ผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้, บรรยากาศการป้องกัน, ก๊าซกระบวนการทางเทคโนโลยี, สิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายและระเบิดได้ ฯลฯ การตรวจสอบองค์ประกอบของก๊าซในบางกรณีทำให้สามารถตัดสินความถูกต้องของกระบวนการทางเทคโนโลยีได้ . ตัวอย่างเช่น ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของก๊าซด้านบนในเตาถลุงเหล็ก กระบวนการถลุงจะดำเนินการ อัตราการเกิดออกซิเดชันของคาร์บอนในอ่างของเหลว...

คำถามที่ 6 วัตถุประสงค์ หลักการทำงาน และประเภทของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ

วัตถุประสงค์ของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซคือการวัดและควบคุมความเข้มข้นของก๊าซ

ในกระบวนการทางเทคโนโลยีของการผลิตโลหะจะมีการควบคุมความเข้มข้นของก๊าซต่างๆ: ก๊าซไวไฟ, ผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้, บรรยากาศการป้องกัน, ก๊าซในกระบวนการ, สิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายและระเบิดได้ ฯลฯ

การตรวจสอบองค์ประกอบของก๊าซในบางกรณีทำให้สามารถตัดสินความถูกต้องของกระบวนการทางเทคโนโลยีได้ ตัวอย่างเช่น ตามองค์ประกอบของก๊าซด้านบนในเตาถลุงเหล็ก กระบวนการถลุงจะดำเนินการ อัตราการเกิดออกซิเดชันของคาร์บอนในอ่างของเหลวซึ่งระบุถึงความคืบหน้าของการถลุงคอนเวอร์เตอร์นั้นพิจารณาจากการวิเคราะห์ก๊าซสำหรับเนื้อหาของ CO และ CO2 การตรวจสอบระบบการเผาไหม้อย่างต่อเนื่องภายใต้สภาพการปฏิบัติงานที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนสมัยใหม่ดำเนินการโดยใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซอัตโนมัติสำหรับปริมาณ O2 ในผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ (ก๊าซไอเสีย) เป็นต้น

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซทางอุตสาหกรรมมักประกอบด้วยอุปกรณ์เตรียมตัวอย่าง เครื่องรับ และอุปกรณ์ตรวจวัด

อุปกรณ์เตรียมตัวอย่างได้รับการออกแบบเพื่อเก็บตัวอย่างส่วนผสมก๊าซที่วิเคราะห์จากวัตถุทางเทคโนโลยี ทำความสะอาดตัวอย่างจากสิ่งเจือปนที่รุนแรงและเชิงกล และนำพารามิเตอร์ (อุณหภูมิ ความดัน ฯลฯ) มาเป็นค่าที่ทำให้เป็นมาตรฐานสำหรับ พารามิเตอร์ตัวอย่างที่อินพุตของเครื่องรับเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ

เครื่องรับเครื่องวิเคราะห์ก๊าซได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างสัญญาณเอาท์พุตที่เป็นหนึ่งเดียว ซึ่งค่าของสัญญาณจะเทียบเท่ากับเนื้อหา (ความเข้มข้น) ของส่วนประกอบที่วัดได้ในส่วนผสมของก๊าซ

ตามกฎแล้วเครื่องมือวัดมาตรฐานจะใช้เป็นเครื่องมือวัด

ประเภทของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ:เทอร์โมคอนดักเตอร์เมตริก; เทอร์โมแมกเนติก; เคมีไฟฟ้า; ขึ้นอยู่กับการดูดกลืนรังสีอินฟราเรด: ออปติคอลอะคูสติกและการดูดกลืนแสง

พื้นที่ใช้งานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ

ในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ ก๊าซมักใช้ในกระบวนการทางเทคโนโลยีต่างๆ ที่ต้องมีการตรวจสอบการไม่มีการรั่วไหลอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของการผลิตและลดความเสี่ยงต่อบุคลากร ในการดำเนินการนี้ จึงมีการติดตั้งระบบตรวจจับก๊าซเพื่อตรวจสอบระดับสภาพแวดล้อมการทำงานอย่างต่อเนื่อง

ระบบเหล่านี้ประกอบด้วยเครื่องตรวจจับก๊าซ (เครื่องวิเคราะห์ก๊าซ) ตัวควบคุม อุปกรณ์เตือน และแอคทูเอเตอร์ ทำหน้าที่แจ้งเตือนล่วงหน้าเกี่ยวกับการพัฒนาของสถานการณ์อันตราย ดังนั้น ระบบตรวจจับก๊าซจึงทำให้สามารถระบุขอบเขตการพัฒนาของสถานการณ์อันตรายในระยะแรกได้ และยังเพิ่มระยะเวลาในการใช้มาตรการป้องกันและการดำเนินการที่เหมาะสมเพื่อขจัดสถานการณ์ฉุกเฉินอีกด้วย

ระบบตรวจจับก๊าซ

เพื่อให้ระบบควบคุมก๊าซมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อออกแบบจำเป็นต้องคำนึงถึงลักษณะเฉพาะของกระบวนการทางเทคโนโลยีเฉพาะในอุตสาหกรรมที่กำหนด ท้ายที่สุดแล้ว ไม่มีโซลูชันที่เป็นสากลสำหรับการสร้างระบบตรวจจับก๊าซสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ แต่ละกรณีมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวและต้องใช้แนวทางเฉพาะในแง่ของสถาปัตยกรรมของระบบรักษาความปลอดภัยในอาคาร โดยเลือกจำนวนจุดควบคุมก๊าซและรายการก๊าซที่จะเป็น ตรวจพบ

อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซประกอบด้วยกิจกรรมการผลิตจำนวนมาก ตั้งแต่การสำรวจบนบกและนอกชายฝั่ง การผลิตน้ำมันและก๊าซ ไปจนถึงการขนส่ง การจัดเก็บ และการกลั่น กิจกรรมเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะคือการมีไฮโดรคาร์บอนที่เป็นก๊าซไวไฟในปริมาณมากซึ่งก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรง ก๊าซที่ติดไฟได้มักมาพร้อมกับก๊าซพิษ เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์

• แท่นขุดเจาะสำรวจ
• แพลตฟอร์มการดำเนินงาน
• สิ่งอำนวยความสะดวกการจัดเก็บน้ำมันและก๊าซบนบก
• โรงกลั่นน้ำมัน

ก๊าซควบคุม:

• ไวไฟ: ก๊าซไฮโดรคาร์บอน.
• เป็นพิษ: ไฮโดรเจนซัลไฟด์, คาร์บอนมอนอกไซด์

อุตสาหกรรมเคมีอาจเป็นผู้บริโภคอุปกรณ์ตรวจจับก๊าซชนิดต่างๆ รายใหญ่ที่สุด พวกเขามักจะใช้ก๊าซไวไฟและก๊าซพิษหลากหลายชนิดในกระบวนการหรือสร้างเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการผลิต

สิ่งอำนวยความสะดวกทั่วไปที่ต้องมีการควบคุมแก๊ส:

การจัดเก็บวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
โซนการผลิต
ห้องปฏิบัติการ;
สถานีสูบน้ำ
สถานีคอมเพรสเซอร์
พื้นที่ขนถ่ายวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
ก๊าซควบคุม:

ไวไฟ: ไฮโดรคาร์บอนธรรมดา
เป็นพิษ: ไฮโดรเจนซัลไฟด์, ไฮโดรเจนฟลูออไรด์, แอมโมเนีย, การขาดออกซิเจน และก๊าซอื่นๆ
โรงไฟฟ้าพลังความร้อน โดยทั่วไปใช้เป็นเชื้อเพลิงหลักในโรงไฟฟ้า ก๊าซธรรมชาติถ่านหินและผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม เมื่อเผาไหม้เชื้อเพลิงเนื่องจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ไม่สมบูรณ์อาจมีการรั่วไหลในข้อต่อและการเชื่อมต่อของท่อส่งก๊าซหรือเตาหม้อไอน้ำผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้และเชื้อเพลิงที่ไม่ถูกเผาไหม้อาจถูกปล่อยออกสู่อากาศในพื้นที่ทำงาน

สิ่งอำนวยความสะดวกทั่วไปที่ต้องมีการควบคุมแก๊ส:

พื้นที่ใกล้เรือนไฟและท่อส่งน้ำในห้องหม้อไอน้ำ
พื้นที่ภายในและรอบๆ เรือนกังหัน
ในบังเกอร์และสายพานลำเลียงสำหรับถ่านหิน (ที่โรงไฟฟ้าถ่านหิน)
ก๊าซควบคุม:

ติดไฟได้: ก๊าซธรรมชาติ มีเทน ไฮโดรเจน ไอระเหยของไฮโดรคาร์บอน
เป็นพิษ: คาร์บอนมอนอกไซด์, ซัลเฟอร์และไนโตรเจนออกไซด์, SOx, NOx และการขาดออกซิเจน
ห้องเครื่องจักรและหม้อต้มน้ำมีรูปร่างและขนาดที่เป็นไปได้ทั้งหมด ในหมายเลข อาคารขนาดใหญ่มีห้องหม้อไอน้ำแบบเรียบง่าย ในขณะที่ในอาคารขนาดใหญ่ คุณมักจะพบห้องเครื่องจักรและหม้อไอน้ำที่ประกอบด้วยห้องหม้อไอน้ำหลายห้อง

สิ่งอำนวยความสะดวกทั่วไปที่ต้องมีการควบคุมแก๊ส:

การรั่วไหลของก๊าซไวไฟจากการรับท่อส่งก๊าซ
การรั่วไหลจากห้องหม้อไอน้ำและท่อส่งก๊าซโดยรอบ
คาร์บอนมอนอกไซด์ในห้องหม้อไอน้ำอยู่ในสภาพทางเทคนิคที่ไม่ดี
ก๊าซควบคุม:

ติดไฟได้: มีเทน.
เป็นพิษ: คาร์บอนมอนอกไซด์
สถานีทำความสะอาด น้ำเสีย. น้ำเสียจะปล่อยก๊าซมีเทนและไฮโดรเจนซัลไฟด์ออกมามากมาย กลิ่นไข่เน่าที่เกิดจากไฮโดรเจนซัลไฟด์มักจะสัมผัสได้ที่ทางเข้าโรงบำบัด เนื่องจากการรับรู้กลิ่นของมนุษย์สามารถตรวจจับการมีอยู่ของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในอากาศได้ที่ความเข้มข้นน้อยกว่า 0.1 ส่วนของไฮโดรเจนซัลไฟด์ต่อล้านส่วน ของอากาศ (0.1 ppm)

สิ่งอำนวยความสะดวกทั่วไปที่ต้องมีการควบคุมแก๊ส:

หม้อนึ่งความดัน;
ถังตกตะกอนของโรงงาน
เครื่องฟอก H2S;
สถานีสูบน้ำ

ก๊าซควบคุม:

ไวไฟ: มีเทน, ไอระเหยของตัวทำละลาย
เป็นพิษ: ไฮโดรเจนซัลไฟด์, คาร์บอนไดออกไซด์,คลอรีน,ซัลเฟอร์ไดออกไซด์,โอโซน
อุโมงค์รถยนต์และลานจอดรถแบบปิดต้องมีการตรวจสอบก๊าซไอเสียที่เป็นพิษ อุโมงค์และลานจอดรถสมัยใหม่ใช้การตรวจสอบที่คล้ายกันเพื่อควบคุมหน่วยระบายอากาศที่ระบายอากาศในโครงสร้างเหล่านี้ ในอุโมงค์ใต้ดิน สามารถตรวจสอบการมีอยู่ของก๊าซธรรมชาติ ซึ่งสามารถปล่อยลงสู่อุโมงค์จากความหนาได้ หินซึ่งอุโมงค์นี้ถูกวางอยู่

สิ่งอำนวยความสะดวกทั่วไปที่ต้องมีการควบคุมแก๊ส:

อุโมงค์ถนน
ที่จอดรถใต้ดินและแบบปิด
เข้าถึงอุโมงค์
การควบคุมการระบายอากาศ
ก๊าซควบคุม:

ติดไฟได้: มีเทน (ก๊าซธรรมชาติ), ก๊าซปิโตรเลียมเหลว, ก๊าซธรรมชาติเหลว, ไอน้ำมันเบนซิน

เป็นพิษ: คาร์บอนมอนอกไซด์, ไนโตรเจนไดออกไซด์.

การผลิตวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ใช้สารพิษสูงและก๊าซไวไฟ ฟอสฟอรัสที่เป็นพิษ สารหนู โบรอน และแกลเลียมมักใช้เป็นสารเจือปน ไฮโดรเจนที่ติดไฟได้ถูกใช้ทั้งเป็นตัวทำปฏิกิริยาและเป็นก๊าซพาหะสำหรับสภาพแวดล้อมแบบรีดิวซ์ ก๊าซกัดกร่อนและชี้แจงประกอบด้วย NF3 และสารผสมเพอร์ฟลูออริเนตอื่นๆ

สิ่งอำนวยความสะดวกทั่วไปที่ต้องมีการควบคุมแก๊ส:

เครื่องปฏิกรณ์เวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์
การติดตั้งสำหรับการอบแห้งเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์
ตู้แก๊ส
หน่วยสะสมไอสารเคมี
ก๊าซควบคุม:

ไวไฟ: ไฮโดรเจน, ไอโซโพรพานอล, มีเทน, โพรเพน
เป็นพิษ: HCl, AsH3, BCl3, PH3, CO, HF, O3, H2Cl2Si, TEOS, C4F6, C5F8, GeH4, NH3, NO2 และการขาดออกซิเจน
ลุกติดไฟได้เอง: ไฮโดรเจนซิลิกา
สถานพยาบาลใช้สารไวไฟและสารพิษเป็นหลักในห้องปฏิบัติการวิจัยของตน นอกจากนี้ สถานพยาบาลหลายแห่งยังมีระบบไฟฟ้าในท้องถิ่นและสถานีผลิตไฟฟ้าฉุกเฉินพร้อมเชื้อเพลิงสำรอง

สิ่งอำนวยความสะดวกทั่วไปที่ต้องมีการควบคุมแก๊ส:

ห้องปฏิบัติการ;
หน่วยทำความเย็น
ห้องเครื่องและหม้อต้มน้ำ
ก๊าซควบคุม:

ติดไฟได้: มีเทน, ไฮโดรเจน, ไอระเหยของน้ำมันดีเซล
เป็นพิษ: คาร์บอนมอนอกไซด์ คลอรีน แอมโมเนีย เอทิลีนออกไซด์ และการขาดออกซิเจน
การใช้สารอันตรายในกระบวนการผลิต โดยเฉพาะก๊าซไวไฟ พิษ และก๊าซที่มีออกซิเจน จำเป็นต้องมีการติดตามสถานการณ์อย่างต่อเนื่อง อันที่จริง ในระหว่างการละเมิดเทคโนโลยีการผลิต อุบัติเหตุทางอุตสาหกรรมและเหตุการณ์ต่างๆ ก๊าซรั่วอาจเกิดขึ้นซึ่งอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อองค์กรอุตสาหกรรม สิ่งแวดล้อม บุคลากร และผู้คนที่อาศัยอยู่ในบริเวณใกล้เคียงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ การใช้ระบบตรวจจับก๊าซสามารถลดความเสี่ยงและเพิ่มความปลอดภัยในการผลิตได้อย่างมาก

เราเสนอให้พิจารณาหลักการทำงานพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับเครื่องวิเคราะห์ก๊าซทางอุตสาหกรรม ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อรับรองความปลอดภัยในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อุตสาหกรรม พลังงาน ศูนย์น้ำมันและก๊าซ เกษตรกรรม ศูนย์การป้องกัน การขนส่ง ฯลฯ เครื่องมือประเภทหนึ่งต้องสามารถตรวจจับการรั่วไหลของก๊าซและไอระเหยที่ระเบิดได้จนถึงขีดจำกัดล่างของการระเบิด (กคช.) อุปกรณ์อีกประเภทหนึ่งให้การตรวจจับการรั่วไหลของก๊าซพิษและไอของเหลวที่เป็นไปได้ก่อนที่จะถึงระดับ MPC (ขีดจำกัดความเข้มข้นที่อนุญาต) ในทั้งกรณีแรกและกรณีที่สอง เครื่องวิเคราะห์ก๊าซจะต้องส่งสัญญาณที่ใช้ในการกำจัดกระบวนการที่นำไปสู่การรั่วไหล

ตารางด้านล่างอธิบายหลักการทำงาน ข้อดี และข้อเสีย หลากหลายชนิดเครื่องวิเคราะห์ก๊าซอุตสาหกรรม

หลักการทำงาน ข้อดีและข้อเสียของเซ็นเซอร์ประเภทต่างๆ สำหรับเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ

1. เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบออปติก

พื้นฐานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซส่วนใหญ่ที่ผลิตโดย Meteospetspribor คือเซ็นเซอร์แบบออปติคอล (การดูดกลืนแสง IR) ในแง่ของพารามิเตอร์ทั้งหมด เซ็นเซอร์เหล่านี้มีมากกว่าเซ็นเซอร์ก๊าซเทอร์โมคะตะไลติก เคมีไฟฟ้า และเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมอย่างมีนัยสำคัญ

เซ็นเซอร์แบบออปติคอลมีความเสถียร ความไว การเลือกสรร ความเร็วเป็นศูนย์สูง ไม่เป็นพิษจากความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นของก๊าซควบคุมและก๊าซที่มาควบคู่ และสามารถทำงานในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจน

การออกแบบแสงขั้นพื้นฐาน

ก๊าซหลายชนิดมีแถบการดูดกลืนแสงที่มีลักษณะเฉพาะในบริเวณอินฟราเรดของสเปกตรัม

ดังนั้นความเข้มข้นของก๊าซจึงสามารถวัดได้โดยการดูดซับรังสีที่ผ่านตัวอย่างก๊าซ

ในเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบออปติคัล เพื่อเพิ่มความเสถียรเป็นศูนย์ รวมทั้งเพื่อชดเชยอิทธิพลที่เป็นไปได้ของความชื้น ฝุ่น และปัจจัยอื่นๆ ที่สามารถดูดซับแสงได้ จึงใช้วงจรออปติคัลสองลำแสงชดเชยอัตโนมัติ ซึ่งมีความเข้มของลำแสงสองลำ วัดการส่งผ่านเส้นทางแสงเดียวกัน และความยาว คลื่นของลำแสง (การวัด) หนึ่งลำอยู่ในขอบเขตการดูดกลืนแสง และลำแสงอีกอัน (อ้างอิง) อยู่ในขอบเขตโปร่งใสของก๊าซที่ตรวจพบ

องค์ประกอบที่แท้จริง (ตัวปล่อยและเครื่องตรวจจับแสง) ที่ใช้ในเครื่องวิเคราะห์ก๊าซจะเปลี่ยนพารามิเตอร์ตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ รวมถึงในระหว่างกระบวนการชราภาพ เพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้โดยอัตโนมัติ จึงมีการนำลำแสงอีกสองลำเข้าไปในวงจรออปติก ซึ่งไม่ผ่านส่วนผสมของก๊าซที่วิเคราะห์แล้ว

ความเสถียรและความไวเป็นศูนย์สูงและความทนทาน

เหตุผลหลักในการเปลี่ยนมาใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบออปติคอลก็คือตำแหน่งศูนย์ที่มั่นคงและความไวต่อก๊าซควบคุมที่เสถียร ซึ่งหมายความว่า ไม่จำเป็นต้องสอบเทียบรายวัน
การใช้ผลิตภัณฑ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์เป็นองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบออปติคอลมานานกว่าสิบปี ทั้งหมดนี้ทำให้อุปกรณ์ของเรามีอัตราส่วนคุณภาพ/ราคาในระดับสูง

ลักษณะของการวัดแบบไม่สัมผัสและไม่ทำลาย

ข้อดีของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบออปติคอลเมื่อเปรียบเทียบกับเซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมี เทอร์โมคะตะไลติก และเซมิคอนดักเตอร์ก็คือ ไม่มีการสัมผัสกันระหว่างบรรยากาศที่ปนเปื้อนกับองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน มีเพียงลำแสงเท่านั้นที่ผ่านตัวอย่างก๊าซ และตัวปล่อยและเครื่องตรวจจับแสงได้รับการปกป้องด้วยหน้าต่างโปร่งใส ทำจากกระจกทนสารเคมี ดังนั้นสารและสารประกอบที่มีฤทธิ์กัดกร่อนทางเคมี (เช่น คลอรีน ซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส ฟลูออรีน แอมโมเนีย ไนโตรเจนออกไซด์ ตะกั่วเตตระเอทิล ฯลฯ) ที่สร้างความเสียหายให้กับเครื่องวิเคราะห์ก๊าซตามปฏิกิริยาทางเคมีจึงปลอดภัยสำหรับเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบใช้แสง พวกเขาไม่กลัวความเข้มข้นที่เกินพิกัดจนถึงความเข้มข้น 100% ของก๊าซที่ถูกกำหนด และเวลาในการฟื้นตัวหลังจากการโอเวอร์โหลดจะถูกกำหนดตามเวลาของการอัปเดตเนื้อหาของห้องแก๊สเท่านั้น

หัวกะทิ

คุณลักษณะเฉพาะของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบใช้แสงคือการเลือกสรร ในนั้นแตกต่างจากประเภทอื่น ๆ - เทอร์โมคะตะไลติก, ไฟฟ้าเคมี, อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ - ไม่รวมปฏิกิริยากับสารอื่น ๆ เนื่องจากสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของก๊าซต่าง ๆ ไม่ตรงกัน
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วัดความเข้มข้นของมีเทนในบรรยากาศที่มีไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ
วิศวกรของ JSC "Meteospetspribor" ได้พัฒนาวิธีการที่ได้รับการคุ้มครองโดยสิทธิบัตรของยุโรป ซึ่งทำให้สามารถเลือกวัดความเข้มข้นของมีเทนที่เกี่ยวข้องกับโพรเพนได้: S = 1000

ประสิทธิภาพสูง

ข้อดีของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบใช้แสงยังรวมถึงความเร็วด้วย หากสำหรับเซ็นเซอร์ที่ทำงานโดยอาศัยปฏิสัมพันธ์ทางเคมีกับก๊าซที่วัด เวลาในการวัดจะถูกกำหนดโดยอัตราของปฏิกิริยาเคมีและเป็นเวลาหลายวินาที จากนั้นสำหรับเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบออปติคอล ความเร็วจะสูงถึงเสี้ยววินาที

การทำงานในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจน

ความสามารถเฉพาะตัวของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบใช้แสงในการทำการวัดในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจน เช่น ในพื้นที่ผนังกั้นระหว่างถังเก็บน้ำมันเบนซินที่เต็มไปด้วยไนโตรเจน ไม่อาจละเลยได้

ช่วงการวัดกว้าง

ด้วยการเปลี่ยนความยาวของห้องแก๊ส จึงสามารถสร้างเครื่องมือสำหรับการวัดความเข้มข้นที่หลากหลายและมีความไวที่แตกต่างกันได้ ความยาวทางเดิน 4 – 5 เมตร (คิวเวตแบบออปติคัลแบบหลายผ่านใช้เพื่อจุดประสงค์นี้) ทำให้สามารถวัดความเข้มข้นของมีเทนที่ระดับพื้นหลังตามธรรมชาติ - เศษส่วนของปริมาตร 10-4 และสำหรับการวัดในช่วง (0-100 )% เศษส่วนของปริมาตรที่มีความแม่นยำ ±1% เป็นเส้นทางที่เพียงพอที่ 1 ซม.

โปรดทราบว่าเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบเทอร์โมคะตะไลติกสามารถตรวจวัดความเข้มข้นก่อนการระเบิดในช่วงแคบเท่านั้น ไฮโดรคาร์บอนที่มีความเข้มข้นสูงจะทำให้พวกมันไม่ทำงาน

เรามีกลุ่มผลิตภัณฑ์เครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่ทำงานเป็นเครื่องมือตรวจวัดที่มีความแม่นยำสูงในทุกช่วงความเข้มข้นของไฮโดรคาร์บอนภาคพื้นดินที่เป็นไปได้ - ตั้งแต่ 1 ppm ถึง 100% ของปริมาตร

พวกเขาสามารถทำงานได้:
เป็นเครื่องตรวจจับการรั่วไหลที่มีความไวสูง
เป็นอุปกรณ์ควบคุมสิ่งแวดล้อม (1 ....100 ppm)t
เป็นอุปกรณ์สำหรับตรวจวัดความเข้มข้นของไฮโดรคาร์บอนก่อนการระเบิดในระบบความปลอดภัย (100 ppm -5 rpm,%),
เป็นอุปกรณ์สำหรับควบคุมทางเทคนิคในอุตสาหกรรมก๊าซ น้ำมัน และการกลั่นน้ำมัน

นอกจากนี้ เซ็นเซอร์แบบออปติคัลยังมีความสามารถในการเลือกสรรที่เป็นเอกลักษณ์

ด้วยการเลือกเซ็นเซอร์ต่างๆ ที่ทำงานเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซรุ่นนี้ คุณจะสามารถตอบสนองข้อกำหนดทางเทคนิคเฉพาะใดๆ ได้

2. เครื่องวิเคราะห์ก๊าซเทอร์โมคาตาไลติก

ความสำคัญของการใช้ออพติคอธิบายได้จากหลักการทำงานเฉพาะ เช่น เซนเซอร์เทอร์โมคะตะไลติก ซึ่งด้อยกว่าเซนเซอร์ออพติคอลในแง่ของความปลอดภัย
ข้อเสียเปรียบหลักขององค์ประกอบการแปลงความร้อนคือการสูญเสียความไวทีละน้อยเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของพื้นผิวที่เร่งปฏิกิริยาในระหว่างการทำงานระยะยาวในสภาพบรรยากาศที่ยากลำบาก เช่น ที่พบในวัตถุจริง
ตามประสบการณ์การดำเนินงานที่ได้แสดงให้เห็นแล้ว การสูญเสียความไวโดยสิ้นเชิงเกิดขึ้นในช่วงเวลาตั้งแต่หลายเดือนจนถึงหลายปี ข้อเสียเปรียบนี้เป็นพื้นฐานและถึงกำหนด ลักษณะทางเคมีกระบวนการทำงานร่วมกันระหว่างพื้นผิวขององค์ประกอบการตรวจจับแบบเร่งปฏิกิริยาและก๊าซที่วิเคราะห์
ปฏิกิริยาทางเคมีดังกล่าวในระดับอะตอม - โมเลกุลนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปในโครงสร้างของพื้นผิวขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนซึ่งรุนแรงขึ้นในสภาวะจริงโดยการปรากฏตัวของไอระเหยของน้ำใต้ดินที่เป็นกรดและด่างตลอดจนไมโครโดสของก๊าซที่เป็นพิษสำหรับ ตัวเร่งปฏิกิริยา - ก๊าซที่มีกำมะถัน, ไอระเหยของสารประกอบซิลิโคนที่มีต้นกำเนิดทางเทคโนโลยี ฯลฯ .
ภายใต้สภาวะปกติ สิ่งนี้จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในการอ่านค่าเครื่องมืออย่างค่อยเป็นค่อยไป
ในกรณีฉุกเฉิน การใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบเทอร์โมคะตะไลติกสามารถนำไปสู่ภัยพิบัติได้
หากเกิดเพลิงไหม้ อุปกรณ์จะเป็นพิษจากผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้และอาจไม่กระตุ้นให้เกิดการรั่วไหลจริง นอกจากนี้ในพื้นที่จำกัดของโครงสร้างใต้ดินในระหว่างการเผาไหม้จะมีความเข้มข้นของออกซิเจนลดลงอย่างรวดเร็ว

3. เครื่องวิเคราะห์ก๊าซไฟฟ้าเคมี

เซ็นเซอร์ตัวเร่งปฏิกิริยาความร้อนในระบบรักษาความปลอดภัย (เนื่องจากความจำเพาะ) มีการใช้น้อยลงเรื่อยๆ ตามกฎแล้ว นี่คือการควบคุมก๊าซที่ระเบิดได้ ซึ่งเซ็นเซอร์ออปติคอลมีข้อได้เปรียบที่ไม่อาจปฏิเสธได้ น่าเสียดายที่วิธีการฉายแสงไม่สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพในช่วง 1-100 ppm นี่คือพื้นที่กนง. สำหรับก๊าซพิษ วิธีการทางแสงก็สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเช่นกัน แต่ต้องมีการสร้างอุปกรณ์ขนาดใหญ่มากทั้งในด้านขนาดและน้ำหนัก ตัวอย่างเช่น สำหรับก๊าซ เช่น H2S ระดับ MPC คือ µ100 ppm ในการสร้างเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบใช้แสงสำหรับช่วงความเข้มข้นดังกล่าว จำเป็นต้องมีเซลล์แสงที่ยาวมากกว่า 10 ม. ซึ่งถือว่ายอมรับไม่ได้ ทั้งนี้เพื่อแก้ไขปัญหาด้านความปลอดภัยในกรณีก๊าซรั่ว เช่น H2S, CO, NH3, NO, NO2, H2, O2, Cl2, SO2 เป็นต้น จึงใช้เซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีในช่วง MPC (1-200 ppm ). แม้จะมีข้อบกพร่อง แต่ก็มีความเหมาะสมมากกว่าในแง่ของอัตราส่วนราคา/คุณภาพ

4. เครื่องวิเคราะห์ก๊าซเซมิคอนดักเตอร์

เซ็นเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เนื่องจากข้อบกพร่องไม่สามารถใช้เพื่อสร้างเครื่องมือวัดได้ แต่สามารถใช้สร้างเครื่องตรวจจับการรั่วไหลทุกชนิดสำหรับก๊าซได้สำเร็จ เช่น มีเทน โพรเพน บิวเทน อะเซทิลีน คาร์บอนมอนอกไซด์ แอมโมเนีย ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ไฮโดรเจน , น้ำมันเบนซิน, ฮาโลเจน, ฟรีออน, แอลกอฮอล์ และตัวทำละลายอุตสาหกรรมอื่นๆ

บทสรุป.

ดังนั้นจึงสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้:

1. เครื่องวิเคราะห์ก๊าซอุตสาหกรรมแบบใช้แสง (ทั้งแบบพกพาและแบบอยู่กับที่) เหมาะที่สุดเพื่อให้มั่นใจในการตรวจจับการรั่วไหลของก๊าซที่ระเบิดและติดไฟได้อย่างน่าเชื่อถือ

2. เพื่อการตรวจจับการรั่วไหลของก๊าซพิษที่เป็นไปได้อย่างเชื่อถือได้ที่ระดับความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของพื้นที่ทำงาน เครื่องวิเคราะห์ก๊าซไฟฟ้าเคมีจึงเหมาะสมที่สุด

3. ในการสร้างเครื่องตรวจจับการรั่วไหลที่มีประสิทธิภาพสำหรับทั้งก๊าซไวไฟและก๊าซพิษ อุปกรณ์ที่ใช้เซ็นเซอร์เซมิคอนดักเตอร์จะเหมาะสมที่สุด

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซเทอร์โมคะตะไลติกหมดอายุการใช้งานและ ระดับทันสมัยการพัฒนาอุตสาหกรรมล้าสมัย