가스 센서의 종류와 가스 감지 및 모니터링 장비의 응용 분야
석유화학산업의 발전에 따라 인화성, 폭발성, 유독성 가스의 종류와 적용 범위가 증가하고 있습니다. 이러한 가스가 생산, 운송, 사용 과정에서 누출되면 중독, 화재, 심지어 폭발 사고까지 유발하여 사람들의 생명과 재산 안전을 심각하게 위협할 수 있습니다. 가스 자체의 확산성으로 인해 누출이 발생한 후 외부 풍력 및 내부 농도 구배의 작용으로 가스가 지표면을 따라 확산되어 사고 현장에서 연소 폭발 또는 유독 위험 구역을 형성하고 위험 지역.
가스 누출 사고가 발생하면 가능한 한 조속히 대응 조치를 취해 사고 손실을 최소화해야 합니다. 공기 중 특정 가스의 함량을 시의적절하고 신뢰할 수 있게 감지하고, 시의적절하고 효과적인 복구 조치, 누출로 인한 사고를 줄이기 위한 올바른 처리 방법은 주요 재산 및 인명 피해를 방지하는 데 필요한 조건입니다. 이는 가스 감지 및 모니터링 장비에 대한 더 높은 요구 사항을 제시합니다. 중요한 가스 감지기로서 가스 센서는 최근 몇 년 동안 크게 발전했습니다. 가스 센서의 개발로 인해 그 응용 분야가 점점 더 광범위해지고 있습니다.
가스 센서 개요
외국에서는 1930년대부터 가스 센서를 연구하고 개발하기 시작했습니다. 과거에는 석탄 가스, 액화 석유 가스, 천연 가스 및 광산 가스의 감지 및 경보에 가스 센서가 주로 사용되었습니다. 현재 검지해야 할 가스의 종류는 원래의 환원가스(H2, C4H10, CH4)에서 유독가스(CO, NO2, H2S, NO, NH3, PH3)로 확대되었습니다.
가스 센서에는 다양한 종류가 있습니다. 사용되는 다양한 가스 감지 재료와 가스 감지 특성에 따라 반도체형, 고체 전해질형, 전기화학형, 접촉 연소형, 폴리머형 등으로 구분할 수 있습니다.
반도체 가스 센서
이 센서는 주로 가스에 민감한 반도체 재료를 사용합니다. 반도체 금속산화물 가스센서는 1962년 출시된 이래로 고감도, 빠른 응답이라는 장점으로 널리 사용되어 왔으며, 세계에서 가장 크고 널리 사용되는 센서 중 하나가 되었습니다. 가스 감지 특성량을 감지하는 다양한 방법에 따라 저항성 유형과 비저항성 유형의 두 가지 유형으로 구분됩니다.
저항성 반도체 가스 센서는 가스 함량에 따라 가스 센서의 변화를 감지하여 작동합니다. 금속 산화물 세라믹 가스에 민감한 재료가 주로 사용됩니다. 최근 복합금속산화물, 혼합금속산화물 등 신소재의 연구개발로 인해 본 가스센서의 특성과 응용범위가 크게 향상되었습니다. 예: WO3 가스 센서는 5ppm ~ 50ppm의 NH3 농도 범위를 감지할 수 있으며, ZnO-CuO 가스 센서는 200ppm CO에 매우 민감합니다.
비저항 반도체 가스 센서는 가스 센서의 전류 또는 전압이 가스 함량에 따라 변하는 원리로 작동합니다. 크게 MOS 다이오드형과 접합 다이오드형, 전계효과관형 가스센서가 있다. 검출가스의 대부분은 수소, 실란 등의 가연성 가스이다.
고체 전해질 가스 센서
고체 전해질 가스 센서는 고체 전해질 가스 감지 재료를 가스 감지 요소로 사용합니다. 원리는 가스에 민감한 물질이 가스를 통과할 때 이온을 발생시켜 기전력을 형성하고, 기전력을 측정하여 가스 농도를 측정하는 것입니다. 이 센서의 높은 전도성, 우수한 감도 및 선택성으로 인해 널리 사용되었으며 금속 산화물 반도체 가스 센서에 이어 석유 화학, 환경 보호, 광산 등 거의 모든 분야에 진출했습니다. 예를 들어, H2S 측정을 위한 YST-Au-WO3, NH3 측정을 위한 NH + 4CaCO3 등
연소가스 센서에 접촉
직접 접촉 연소 방식과 촉매 접촉 연소 방식으로 나눌 수 있습니다. 작동 원리는 가스에 민감한 재료에 전원이 공급되면 촉매 작용에 따라 가연성 가스가 산화 및 연소되고 생성된 열이 전열선을 가열하여 저항값을 변경하고 저항 변화를 측정하는 것입니다. 가스 농도를 측정합니다. 이 센서는 가연성 가스만 측정할 수 있으며 불연성 가스에는 둔감합니다. 예를 들어 Pt선에 활성촉매인 Rh와 Pd를 코팅해 만든 센서는 다양한 가연성 가스를 감지할 수 있는 폭넓은 스펙트럼 특성을 갖고 있다. 접촉식 연소가스 센서는 주변 온도에서 매우 안정적이며 폭발 하한선으로 대부분의 가연성 가스를 감지할 수 있습니다. 석유화학공장, 조선소, 광산 터널, 욕실, 주방 등의 가연성 가스 모니터링 및 경보에 널리 사용됩니다.
폴리머 가스 센서
최근 고분자 가스감지재료를 이용한 가스센서가 크게 발전하였다. 고분자 가스 감지 재료가 특정 가스를 만나면 저항, 유전 상수, 재료 표면 탄성파 전파 속도 및 주파수, 재료 무게와 같은 물리적 특성이 변경됩니다. 주로 프탈로시아닌 폴리머, LB 필름, 페닐시아닌 아세틸렌, 폴리비닐알코올-인산, 폴리이소부틸렌, 아미노운데실 실란 등이 있습니다. 폴리머 가스 감지 소재는 작동이 용이하여 유독가스 감지 및 식품 신선도에 중요한 역할을 합니다. 간단한 공정, 실온에서의 우수한 선택성, 저렴한 가격, 미세구조 센서 및 표면탄성파 장치와의 결합이 용이합니다. 사용된 재료의 가스 감지 특성에 따라 이러한 유형의 센서는 다음과 같이 나눌 수 있습니다. 가스 감지 재료의 저항을 측정하여 가스 농도를 측정하는 폴리머 저항성 가스 센서; 상기 가스감지물질이 가스를 흡수하면 농도셀을 형성하여 기전력을 측정하여 가스농도를 판별하는 농도전지형 가스센서; 가스 감지 폴리머가 가스를 흡수한 후 물질 표면에서 음파의 전파 속도 또는 주파수가 변화하는 원리를 기반으로 제작된 표면탄성파 가스 센서; 고분자 가스 센서는 특정 가스 분자에 대한 높은 감도, 우수한 선택성, 간단한 구조를 가지며 상온에서 사용할 수 있으며 다른 가스 센서의 단점을 보완할 수 있습니다.
