Βασική αρχή λειτουργίας των ανιχνευτών υπέρυθρων αερίων
Ο ανιχνευτής υπέρυθρων αερίων είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη συσκευή ανίχνευσης αερίων που ανιχνεύει τα αέρια μετρώντας τα χαρακτηριστικά απορρόφησης των αερίων-στόχων στην υπέρυθρη φασματική περιοχή. Οι ανιχνευτές υπέρυθρων αερίων έχουν τα πλεονεκτήματα της υψηλής ακρίβειας, της γρήγορης απόκρισης και της καλής σταθερότητας και χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανικά και περιβαλλοντικά πεδία παρακολούθησης.
Η αρχή λειτουργίας ενός ανιχνευτή υπέρυθρων αερίων μπορεί να συνοψιστεί ως εξής: η πηγή υπέρυθρου φωτός δημιουργεί μια υπέρυθρη δέσμη, η οποία ανιχνεύεται από τη μετάδοση του μετρούμενου αερίου στον θάλαμο αερίου και στη συνέχεια περνά μέσα από το φίλτρο υπερύθρων για να φτάσει στον ανιχνευτή υπερύθρων. Ο ανιχνευτής υπερύθρων μετατρέπει το λαμβανόμενο σήμα υπέρυθρου φωτός σε ηλεκτρικό σήμα που σχετίζεται με τη συγκέντρωση του μετρούμενου αερίου και στη συνέχεια ενισχύει και επεξεργάζεται το σήμα για να εμφανίσει ή να εξάγει τελικά την τιμή συγκέντρωσης.
Στους ανιχνευτές υπέρυθρων αερίων, η πηγή υπέρυθρου φωτός είναι βασικό συστατικό. Οι ευρέως χρησιμοποιούμενες πηγές υπέρυθρου φωτός περιλαμβάνουν τον τύπο θερμικής ακτινοβολίας και τον τύπο ημιαγωγού. Οι πηγές θερμικής ακτινοβολίας υπέρυθρου φωτός συνήθως χρησιμοποιούν υλικά όπως καλώδια θέρμανσης, εκπομπούς ή καρβίδια πυριτίου για να εκπέμπουν υπέρυθρη ακτινοβολία μέσω θέρμανσης με αντίσταση. Οι πηγές υπερύθρου φωτός ημιαγωγών χρησιμοποιούν συνήθως διόδους εκπομπής υπέρυθρου-διόδου (IR LED) ως πηγές φωτός, οι οποίες έχουν τα πλεονεκτήματα της χαμηλής ισχύος και της μεγάλης διάρκειας ζωής.
Η λειτουργία ενός φίλτρου υπερύθρων είναι να μεταδίδει επιλεκτικά υπέρυθρο φως ενώ εμποδίζει το φως από άλλα μήκη κύματος. Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά και τις απαιτήσεις ανίχνευσης του ελεγμένου αερίου, μπορούν να επιλεγούν διαφορετικά μήκη κύματος υπέρυθρων φίλτρων. Οι ανιχνευτές υπερύθρων χρησιμοποιούνται για τη λήψη υπέρυθρου φωτός που μεταδίδεται μέσω φίλτρων και μετατρέπουν το σήμα υπέρυθρου φωτός σε ηλεκτρικό σήμα για μεταγενέστερη επεξεργασία. Υπάρχουν δύο ευρέως χρησιμοποιούμενοι τύποι ανιχνευτών υπερύθρων: οι φωτοαγώγιμοι και οι θερμοηλεκτρικοί. Οι φωτοαγώγιμοι ανιχνευτές υπερύθρων συνήθως χρησιμοποιούν υλικά όπως το HgCdTe για τη μετατροπή σημάτων υπέρυθρου φωτός μέσω του φωτοηλεκτρικού φαινομένου. Οι θερμοηλεκτρικοί ανιχνευτές υπερύθρων επιτυγχάνουν μετατροπή σήματος μετρώντας τις αλλαγές θερμοκρασίας που δημιουργούνται από σήματα υπέρυθρου φωτός.
Όταν χρησιμοποιείτε έναν ανιχνευτή υπέρυθρων αερίων, το πρώτο βήμα είναι να επιβεβαιώσετε τα χαρακτηριστικά απορρόφησης του μετρούμενου αερίου προς το υπέρυθρο φως. Ο βαθμός απορρόφησης συγκεκριμένων μηκών κύματος υπέρυθρου φωτός ποικίλλει μεταξύ των διαφορετικών αερίων, επομένως η επιλογή των κατάλληλων φίλτρων και ανιχνευτών είναι ζωτικής σημασίας. Δεύτερον, είναι απαραίτητο να βαθμονομήσετε τον ανιχνευτή υπέρυθρων αερίων στο αντίστοιχο μετρούμενο αέριο. Κατά τη διαδικασία βαθμονόμησης, είναι απαραίτητο να παρέχετε ένα δείγμα αερίου γνωστής συγκέντρωσης και να ρυθμίσετε την ευαισθησία και το εύρος του οργάνου με βάση το σήμα που παράγεται από το δείγμα για να διασφαλιστεί η ακρίβεια των αποτελεσμάτων ανίχνευσης.
Σε πρακτικές εφαρμογές, οι ανιχνευτές υπέρυθρων αερίων είναι συχνά εξοπλισμένοι με οθόνες LCD ή ψηφιακές διεπαφές για διαισθητική εμφάνιση των αποτελεσμάτων των μετρήσεων. Ταυτόχρονα, τα δεδομένα μπορούν επίσης να εξάγονται στο σύστημα επεξεργασίας δεδομένων για καταγραφή και ανάλυση μέσω σύνδεσης σε υπολογιστή ή συσκευή απόκτησης δεδομένων. Επιπλέον, ορισμένοι προηγμένοι ανιχνευτές υπέρυθρων αερίων μπορούν επίσης να εξοπλιστούν με συσκευές συναγερμού. Όταν εντοπίζονται μη φυσιολογικές συγκεντρώσεις αερίου, θα εκδίδεται έγκαιρα συναγερμός για να διασφαλιστεί η ασφάλεια.
