تفاوت سنسورهای پلیستری و اینفرارد در چیست؟ آیا میتوان از این دو نوع سنسور به جای یکدیگر استفاده نمود؟ همانطور که میدانید، انواع مختلفی از سنسورها در دتکتورهای گاز به کار رفته اند که هرکدام مزایا، معایب و نیز ویژگی های خاص خود را دارند. سنسورهای مادون قرمز و نیز پلیستری یا همان کاتالیستی دوگانه، از جمله مهمترین این سنسورها به شمار می روند. یکی از دو نوع، یعنی نوع پلیستری معمولا به اقتصادی بودن معروف است و نوع دیگر، یعنی مادون قرمز، به دقت اندازه گیری.
اما اگر برای یک گاز، سفارش دتکتور با هرکدام از این سنسورها امکان پذیر باشد، بهتر است کدام نوع را انتخاب کنیم؟ کدام معیارها را بایستی در نظر بگیریم؟ در این مطلب از وبلاگ آداک فرآیند سپهر، به بررسی و مقایسه تفاوت ها و شباهت های سنسورهای پلیستری و اینفرارد پرداخته و مزایا، معایب و نکاتی را که باید در مورد هرکدام از این دو نوع سنسور بدانید، ذکر خواهیم نمود. در ادامه این مطلب با ما همراه باشید!
سنسور پلیستری
حسگر های پلیستری یا مهره ای کاتالیزوری بر پایه فناوری کارآمد و ارزان با تجربه استفاده اثبات شده در دنیای واقعی ساخته شده اند. حسگرهای مهره کاتالیزوری که حسگرهای گاز قابل احتراق تک نقطه ای نیز نامیده می شوند، بر اساس گرم کردن گاز ها و در نتیجه آنالیز تفاوت گرمایی سنسور کار می‌کنند. سنسورهای پلیستور معمولاً برای تشخیص گازهای هیدروکربنی قابل احتراق استفاده می شوند. از آنجایی که به بسیاری از گازهای قابل اشتعال، به صورت خطی واکنش نشان می دهد، در صورت وجود یک یا چند گاز قابل اشتعال در محیط، اقتصادی ترین روش استفاده از سنسور پلیستوری است.
اساس کار ردیاب گازی دارای تکتنولوژی پلیستری
سنسور بوسیله یک مبدل دمای استاندارد (معمولا از نوع پل وتستون است) تغییر دما را به سیگنال ضعیف تبدیل می کند. اجزای حسگر پلیستری از یک جفت کویل حرارتی پلاتینی تشکیل که داخل یک مهره کاتالیزور نصب شده اند.
همانطور که میدانید همه گاز ها به گرما واکنش نشان میدهند، بعبارتی گازهای قابل احتراق با اکسیژن موجود در هوا به صورت گرماده واکنش میدهند، نهایتا این گرما سبب افزایش مقدار مقاومت برروی مدار پل وتستون شده و نهایتا این تغییرات دمایی بصورت سیگنال ضعیفی در خروجی سنسور ظاهر میشود. لازم به یادآوری است که تغییرات گرمایی متناسب با تغییرات مقاومتی است که به این اصل خاصیت خطی گفته میشود.
سنسورهای پلیستری از یک جفت مهره کاتالیزوری استفاده می کنند. دلیل استفاده از دو مهره کاتالیزور برای این است که دائما یک سنسور بر سنسور دیگر از بابت اندازه‌گیری نظارت دارد. راز طول عمر بالا، قابل اطمینان بودن و دقت در یک سنسور کاتالیزوری، در طراحی سیستم کاتالیزور نهفته است.
مزایای آشکارسازهای کاتالیستی :
- عملکرد قوی دارند
- نصب، کالیبراسیون و استفاده ساده‌ای دارند
- عمر طولانی همراه با هزینه های تعمیر و نگهداری پایین
- فناوری تثبیت شده‌ای دارند
- بسیار انعطاف پذیر بوده و مناسب برای استفاده در طیف وسیعی از گازها هستند
- مناسب برای گازهایی مانند هیدروژن هستند چون این گاز از طریق مادون قرمز قابل شناسایی نیست
معایب سنسور های پلیستری:
- برای بررسی حساسیت و دقت سنسور بایستی با گاز مناسب عمل تست و کالیبراسیون بصورت دوره ای انجام شود
- برای مناطقی که سطح گاز بالایی دارد بایستی سنسور به طور منظم کالیبره شود
- سنسور های کاتالیستی برای تشخیص گاز مورد نظر به اکسیژن نیاز دارد
- قرار گرفتن طولانی مدت در معرض غلظت های بالای گاز می تواند منجر به کاهش عملکرد حسگر در طول زمان شود
- آلودگی ممکن است منجر به غیرفعال شدن یا مسموم شدن سنسور های کاتالیستی شود
مهمترین عیب پلیستورها مسمومیت و از دست دادن حساسیت آنها به دلیل وجود مواد شیمیایی مختلف در صنعت است. ترکیبات آلاینده مانند سرب، سیلیکون، فسفات و مواد مبتنی بر گوگرد می توانند سطح سنسور را بپوشانند. این امر می تواند به طور دائمی حساسیت سنسور را کاهش داده و منجر به خرابی کامل سنسور شود. پس از آن سنسور مسموم شده که در معرض گاز قابل اشتعال قرار می گیرد، به هیچ وجه واکنشی نشان نمی دهد. در این حالت، اگرچه وجود گاز در محیط به حد خطرناک می‌رسد، اما آشکارساز نمی تواند آلارم های هشدار ایجاد کند، به گونه ای که گویی محیط ایمن و عاری از گاز انفجاری است و در نهایت باعث می شود هیچ اقدام پیشگیرانه‌ای برای رفع خطر انجام نشود.
همچنین ترکیبات آلی فرار (VOCs) و سولفید هیدروژن (H2S) می توانند به راحتی توسط سنسور پلیستری جذب شوند. جذب این ترکیبات باعث ایجاد انسداد در واکنش به گاز قابل اشتعال روی کاتالیزور می شود که ممکن است منجر به از دست دادن موقت حساسیت شود. در این حالت سنسور واکنش نشان می دهد و سطح گاز اندازه گیری شده کمتر از واقعی خواهد بود. برای حل این مشکل میتوانید حسگر را در هوای تازه قرار دهید تا مورد برطرف گردد.
قرار گرفتن در معرض غلظت بالای گازهای قابل احتراق نیز می تواند مشکلاتی را ایجاد کند. سنسور پلیستور ممکن است از مقدار صفر پایه خارج شود و حتی در هوای تمیز به اشتباه گاز تشخیص دهد. سطح کاتالیزور ممکن است آسیب ببیند که منجر به از دست دادن حساسیت میشود در این زمان حسگر نمیتواند سطح گاز را به درستی اندازه گیری کند. حتی قرار گرفتن طولانی مدت در معرض گاز، ممکن است سنسور پلیستری برای همیشه آسیب ببیند و دیگر قادر به تشخیص نباشد. حسگرهای پلیستور که در معرض غلظت بالای گاز هستند باید دوباره کالیبره شوند تا از عملکرد کامل سنسور اطمینان حاصل شود.
آشکارسازهای مادون قرمز IR
حسگر گاز با استفاده از تشخیص مادون قرمز (اینفراردی – IR) بر جذب تابش امواج مادون قرمز در طول موج های خاص تکیه دارد. فناوری تشخیصی این نوع از سنسورها، ترکیبی از منبع نور و آشکارساز نور است که عبارت است از اندازه گیری شدت دو طول موج مجزا.
اساس کار دتکتور گاز دارای سنسور اینفراردی IR
اگر گاز بین فرستنده و گیرنده قرار گیرد، سطح تشعشع امواج نوری بر روی گیرنده کاهش می یابد و همچنین، غلظت گاز از طریق مقایسه مقادیر نسبی بین این دو طول موج تشخیص داده میشود. مثلا: اکثر هیدروکربن ها امواج مادون قرمز را در حدود 3.4 میکرومتر جذب می کنند. فاصله ثابت بین منبع مادون قرمز و گیرنده عموماً کوتاه است (فقط چند اینچ) و فرض بر این است که غلظت گاز در سراسر مسیر یکنواخت است. با استفاده از یک طول مسیر ثابت، می توان به طور مستقیم اندازه گیری جذب پرتو را توسط گاز اندازه گیری شده بیان کرد. بنابراین یک ردیاب گازی با سنسور IR قادر به اندازه گیری واقعی غلظت گاز در نقطه تشخیص است.
مزایای آشکارسازهای گازی با سنسور اینفراردی
- مصونیت در برابر مسمومیت و آلودگی
- بدون نیاز به کالیبراسیون معمولی
- برای مناطق با حضور مداوم گاز مناسب هستند
آشکارسازهای IR به لطف طیف فعلی طرح های نوری پیچیده در حال استفاده، کالیبره شده در کارخانه هستند و عملاً بدون تعمیر و نگهداری هستند. فناوری IR به ویژه در مواردی که آشکارسازها باید در مناطق غیر قابل دسترسی نصب شوند مفید است. نیاز به تعمیر و نگهداری حداقل است و فقط تمیز کردن دوره ای عدسی نوری برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد مورد نیاز است.
معایب فناوری سنسور اینفراردی
- این تکنولوژی قابلیت اندازه گیری گازهای فعال مادون قرمز مانند هیدروکربن ها هستند.
- تشخیص گازهایی که انرژی IR را جذب نمی کنند، مانند هیدروژن، ممکن نیست.
- برای محیط‌ها و مناطق دارای گرد و غبار، مرطوب و یا خورنده قابل استفاده نیستند چون هزینه‌های نگهداری بسیار بالایی دارند.
- کالیبراسیون برای گازهای مختلف عملی نیست
- تست پاسخ به حجم بالای گاز مورد نظر حتما باید بررسی شود
- استفاده از آشکارساز به حداکثر دمای محیط 75 درجه سانتیگراد محدود می شود
- سنسور های مادون قرمز برای سنجش در چندین کاربرد گاز ایده آل نیستند
کدام سنسور در کجا مورد استفاده قرار گیرد
آشکارسازهای کاتالیزوری و مادون قرمز سه راهبرد نظارتی را در اختیار کاربران قرار می دهند که عبارتند از: پایش نقطه‌ای، ناحیه و محیط سایت.
در شرایطی که منبع بالقوه نشت گاز شناخته شده است و تشخیص سریع ضروری است، یک استراتژی پایش نقطه ای با آشکارسازهای نزدیک به منابع نشت احتمالی (به عنوان مثال، نزدیک شیرهای مخزن) ایده آل است.
یک سیستم شبکه آشکارساز نقطه ای را می توان در کارخانه های بزرگ شیمیایی، پالایشی و پتروشیمی به منظور نظارت بر مناطق خاص مانند مناطق مخزن ذخیره سازی توسعه داد.
اما در جاهای که چیدمان یک کارخانه امکان شناسایی منابع نشتی بصورت نقاطه‌ای را مشکل ساز می کند (زیرا ممکن است به مکان های دیگر سرایت کند) یک سیستم نظارت منطقه وسیع تر ممکن است مناسب تر باشد. این سیستم ها از آشکارسازهای گاز نقطه ای در فواصل جغرافیایی از پیش تعیین شده برای اطمینان از پوشش کافی استفاده می کنند.
در برخی مناطق نیز ممکن است نیاز به نظارت بر محیط بیرونی داشته باشید تا اطمینان حاصل شود که گاز از مرزهای تاسیسات عبور نمی کند.
آشکارسازهای مادون قرمز عملکردی بدون خطر را در محیط‌های فرسایشی پالایشگاهی ارائه میدهند، اما همچنان باید به طور معمول به صورت دوره‌ای مورد بررسی قرار گیرند تا اطمینان حاصل شود که گاز محیطی بطور آزادانه وارد مسیر نوری میشود یا نه.
گاز سنج های پلیستری (مهره‌ای کاتالیزوری) مناسب‌ترین گزینه برای اقلیم‌هایی با درجه حرارت بالا و پایین، اطراف ماشین‌آلات گرم یا ارتعاشی و حتی در شرایط بسیار مرطوب هستند.
تعمیر و نگهداری و کالیبراسیون
بررسی های روتین آشکارسازهای گاز مهره کاتالیزوری باید هر 90 روز انجام شود. آشکارسازهای مادون قرمز معمولاً به کالیبراسیون معمولی نیاز ندارند، اما توصیه میشود که هر 6 ماه یک بار تست گاز انجام شود. زمان انجام کالیبراسیون معمولا بین یک تا سه دقیقه طول می کشد.
در صورت نیاز به تعویض سنسور از کار افتاده و جایگزین کردن با یک سنسور جدید وجود دارد اما باید به این نکته توجه داشت که سنسور جدید دارای تاریخ تولید باشد و حتما بایستی از زمان تولید آن زمان زیادی نگذشته باشد (در حدود 40 روز).
عمر سنسور دتکتور گازی
عمر سنسور های کاتالیزوری بطور متوسط 5 سال بوده و حسگر های مادون قرمز تا ده سال (عمر مفید دارند. حتی پس از پایان این زمان میتوان با یک سیلندر گاز حسگر را کالیبره کرد و در صورتی که کارکرد صحیح سنسور تشخیص داده شود میتوان دتکتور را مجددا استفاده کرد لازم به ذکر است برای کالیبره کردن ردیاب های گاز با سنسور کاتالیزوری به وسیله سیلندر گاز مخصوص تا 50 بار یا 50 دتکتور قابل استفاده است در حالی که در آشکارسازهای اینفراردی نهایتا می توان از یک سیلندر گاز برای کالیبره کردن این آشکارسازها 10 بار استفاده کرد. هزینه اولیه خرید دتکتور گازی با سنسور مادون قرمز نیز نباید فراموش شود که صد البته هزینه استفاده از حسگر های اینفراردی بالاتر از سنسور کاتالیزوری است.
عملکرد و قابلیت اطمینان کدام سنسور بیشتر است
ردیاب های دارای سنسور IR به دلیل توانایی آنها برای عملکرد بدون اکسیژن و ایمنی غیر ایمن در برابر سموم، قابلیت اطمینان بالایی را ارائه می دهند. در همین حال، آشکارسازهای مهره‌ای کاتالیزوری، تعمیر و نگهداری ساده، هزینه‌های جایگزین کم و انعطاف‌پذیری کاربردی را ارائه میدهند.
هر دوی این فناوری ها دقیق، قابل اعتماد و تشخیص سریع هستند. هیچکدام لزوما برای هر برنامه ای مناسب نیستند و برای کارخانه ها بی سابقه نیست که بسته به منطقه فرآیند، ترکیبی از هر دو نوع حسگر را نصب کنند.
برای آشنایی بیشتر با انواع سنسورهای مورد استفاده در دتکتورهای گاز لطفا بر روی لینک زیر کلیک کنید!
انواع حسگر مورد استفاده در دتکتور گاز
نتیجه گیری
هر دوی آشکارسازهای IR و کاتالیستی فناوری‌های مفید و ضروری هستند. اما زمانیکه میخواهیم بین این دو تکنولوژی سنسور یکی را انتخاب کنید، ضروری است که پارامترهایی مثل هزینه اولیه، چرخه عمر و نوع منطقه نظارت را در نظر بگیرید.
ولی مهمترین و اساسی ترین مسئله اینست که هنگام مقایسه، میانگین زمان تعمیر یا خرابی در دتکتورهای گازی را بین تعدادی از تولیدکنندگان بررسی کنید. قطعا تجزیه و تحلیل کامل آشکارسازها، تامین کنندگان و تجربه های میدانی در انتخاب مناسب ترین آشکارساز با سنسور IR یا مهره کاتالیزوری برای کاربرد های مختلف فرق می‌کند. چونکه شرط بکارگیری موثر از آشکارسازهای کاتالیزوری یا مادون قرمز بستگی به تناسب آن سنسور با محدوده تحت نظارت بستگی دارد.
بدلیل اینکه هیچ فناوری سنسوری وجود ندارد که برای همه گازهای سمی، مشتعل شونده و انفجاری قابل استفاده باشد ضروری است بر اساس نوع گاز از فناوری های مختلفی جهت تشخیص استفاده شود.
شرکت Prosense یک مبتکر پیشرو در فناوری های سنجش گاز است که 5 مورد از محبوب ترین و قابل اعتمادترین رویکردهای صنعت را نیز برای سنجش گاز ارائه می دهد: ردیاب گازی با سنسور پلیستری، دتکتور گاز مادون قرمز، دتکتور گاز با سنسورPID، ردیاب گازی با سنسور کاتالیزوری (کاتالیک) و دتکتور گاز با سنسور الکتروشیمیایی. همه این فناوری‌ها می‌توانند به طور مستمر برای نظارت انواع گازها در حد پایین یا کمتر از حد انفجار (0-100%LEL) شناسایی کنند و هر دوی این تکنولوژی ها برای استفاده در طیف وسیعی از مناطق پرخطر صنعتی مناسب هستند.
از آنجایی که انتخاب مناسب ترین فناوری تشخیص و اندازه گیری گاز برای هر برنامه کاربردی بطور استثنایی مهم است، کارشناسان واحد فنی شرکت آداک فرایند سپهر آماده ارائه مشاوره جهت انتخاب مناسب ترین سنسور ها برای محیط کاری شما است.
برای انتخاب دتکتور گاز مناسب کار شما، بر روی لینک زیر کلیک کنید.
انواع دتکتور گاز
