Газовый датчик каталитического типа

Каталитические датчики газа используются в промышленности ровно 100 лет для обнаружения взрывоопасных газов. Их первый образец был разработан в 1923 году Джонсоном для измерения концентрации метана в шахтах.

Большинство оксидов металлов обладают каталитическими свойствами. Смеси взрывоопасных газов не горят, пока их температура не достигнет точки воспламенения. Однако, в присутствии определенных химических процессов, газ начинает возгораться даже при низких температурах. Этот процесс называется каталитическим беспламенным горением. Датчик, работающий на этом принципе, называется каталитическим датчиком газа.

Для измерения выходного сигнала датчиков применяется мост Уитстона — мостовая схема для измерения сопротивлений постоянному току.

Каталитический тип. Принцип работы

Каталитический датчик газа состоит из двух электродов, покрытых катализатором. Один из электродов находится в контакте с воздухом, а другой — с газом, который нужно измерить. Когда газ попадает на катализатор, происходит его окисление, и выделяется тепло. Это тепло измеряется датчиком и преобразуется в электрический сигнал. Каталитические датчики газа широко используются в промышленности для мониторинга взрывоопасных газов, таких как метан, пропан, бутан, водород и другие. Они также используются в системах контроля качества воздуха и в системах отопления и кондиционирования воздуха. Однако каталитические датчики газа имеют некоторые ограничения. Они не могут использоваться для измерения газов, которые не окисляются на катализаторе, таких как кислород или азот. Кроме того, они могут быть чувствительны к некоторым другим газам, которые могут влиять на их работу. Тем не менее, каталитические датчики газа остаются одним из наиболее широко используемых типов датчиков для мониторинга взрывоопасных газов в промышленности и других областях.

Рисунок 1

Датчик газа каталитического типа состоит из двух элементов: элемента детектора (D), содержащего каталитический материал и чувствительного к горючим газам, и компенсаторного элемента (C), инертного по отношению к газам. Горючие газы сгорают только на элементе детектора, вызывая повышение его температуры и, как следствие, повышение его сопротивления. Горючие газы не сгорают на компенсаторе — его температура и сопротивление не изменяются в присутствии горючих газов. (Рисунок 1) Обычно мостовая схема Уитстона состоит из двух элементов, как показано на Рисунке 2. Переменный резистор (VR) регулируется для поддержания баланса мостовой схемы в чистом воздухе без горючих газов. Когда воздух содержит горючие газы, только сопротивление детекторного элемента повышается, вызывая дисбаланс в мостовой схеме и производя выходной сигнал напряжения (Vout). Выходной сигнал напряжения пропорционален концентрации горючих газов, как показано на Рисунке 3. Концентрация газа может быть определена путем измерения выходного напряжения.

Рисунок 3

Рисунок 2