КИСЛОРОДНЫЙ АНАЛИЗАТОР
Авторы перевода: Саламаха А.С., Скрипка М.О.
Типы датчиков.
Сегодня анализаторы кислорода и мониторы используют одну из нескольких типов датчиков кислорода. В промышленности процесс требует повышения точности измерений и беспрерывность, пользователи анализаторов кислорода также требуют газоанализаторы, которым требуется минимального технического обслуживание и калибровка. Для этого, пользователям анализаторов кислорода, предлагается оценить достоинства того или иного типа датчика кислорода в контексте приложения, для которого он предназначен. Существует не один универсальный тип анализатор кислорода.
Прогнозированный обзор различных газовых фаз кислородных датчиков приводятся ниже, должны использоваться в сочетании с информацией, собранной от производителей анализаторов кислорода. Такое сочетание позволит обеспечить выбор правильного типа датчиков для применения на стадии рассмотрения.
Кислородный анализатор с электрохимическим датчиком температуры.
Электрохимический-анализатор кислорода:
Температура окружающей среды воспринимается электрохимическим сенсором, который часто применяют в качестве гальванических датчиков, как правило, небольшие, частично герметичные цилиндрические устройства (1-1/4 "диаметром 0,75" высотой), которые состоят из двух разнородных электродов, погруженных в водный электролит, обычно калия гидроксид.
Молекулы кислорода проникают через полупроницаемую мембрану, на одной стороне которой установлен датчик, молекулы кислорода уменьшаются на катоде с образованием положительно заряженных гидроксильных ионов. Гидроксильные ионы мигрирует к аноду, где происходит реакции окисления. В полученной реакции восстановления (окисления) генерирует электрический ток, пропорциональный концентрации кислорода в пробе газа.
В настоящее время значение измерений отображаются на цифровой приборной панели или в процентах или промилле концентрации. С развитием механических конструкций, совершенствованием электродных материалов, а также расширением состава электролита, гальванический датчик кислорода обеспечивает длительный срок использования и достаточную точность. Время отклика ускорено. Главным ограничением температуры окружающей среды электрохимических сенсоров является их восприимчивость к повреждению при работе с образцами, содержащими кислотные виды газа, такие как сероводород, хлористый водород, двуокись серы, и т.д. Если такие газы анализируются, то сокращается срок службы датчика. Гальванические датчики также подвержены избыточному давлению. Для кислородного анализатора, где давления более 5 фунтов на квадратный дюйм, регулятор давления и клапан, как правило, рекомендуется.
Цирконий анализатор кислорода.
Тип газоанализатора кислорода, который использует этот тип датчика кислорода, иногда называют "высокотемпературный". Электрохимический сенсор и основывается на принципе Нернста. Циркониевые датчики окиси используют твердый электролит, который обычно изготавливают из оксида циркония легированного оксидом иттрия. Циркониевый зонд покрывали платиной, который служит датчиком электродов. Работа циркониевых датчиков кислорода должна проходить при температуре примерно 650?С. При этой температуре на молекулярной основе, циркониевая решетка становится пористой, позволяя движение ионов кислорода с высокой его концентрацией, основывается на парциальном давлении кислорода. Чтобы создать этот частичный перепад давления, один электрод, как правило, на воздухе (20,9% кислорода), а другой электрод подвергается пробе газа. Движение ионов кислорода через оксид циркония создает напряжение между двумя электродами, величина которого основана на дифференциальном давлении кислорода, создаваемое воздухом и пробой газа.
Циркониевый датчик кислорода обладает отличными характеристиками времени отклика. Другим достоинством является то, что тот же сенсор может быть использован для измерения 100% кислорода, а также микроконцентраций. В связи с высокой температурой эксплуатации, срок службы датчика может быть сокращен за счет включения (выключения). Коэффициенты разложения, ассоциированные с материалами конструкции таковы, что постоянное отопление и охлаждение часто вызывает "датчик усталости". Главное ограничение циркониевого анализатора кислорода их непригодность для измерения содержания кислорода при снижении газов (углеводороды любого вида, водорода и окиси углерода), которые присутствуют в пробе. При рабочих температурах до 650 градусов Цельсия, восстановительные газы вступают в реакцию с кислородом, поглощая ее до измерения таким образом, что отображаемое значение ниже, чем фактическое значение кислорода. Величина ошибки пропорциональна концентрации восстановительного газа. Циркониевый анализатор кислорода в месте приложения управления горением.
Другие типы анализатора кислорода в стадии разработки и в некоторых случаях используются для конкретных измерений. Они включают, но не ограничивают, поляризацию люминесценции, оптохимические датчики, лазерные датчики газа, и др. Поскольку эти методы дальнейшего развития и совершенствования, они могут представлять собой жизнеспособную альтернативу существующим технологиям, используемым в анализаторах кислорода сегодня.
|
|