یک گازسنج یا آشکارساز گاز، میزان غلظت گازهای خاص در هوا را از طریق فناوری های مختلف اندازه گیری و نمایش می دهد. وجود گازسنج در بسیاری از صنایع الزامیست و نیاز به سرویس های دوره ای کالیبراسیون دارد.
گازسنج یا آشکارساز گاز چیست؟
گازسنج که به طور معمول برای جلوگیری از قرار گرفتن مردم در معرض سموم و آتش سوزی استفاده می شود، دستگاهی است که به وسیله باتری تغذیه و برای اهداف ایمنی استفاده می شود. گازسنج به صورت ثابت یا قابل حمل (پرتابل) تولید می شود و با نشان دادن سطوح بالای انواع گازها از طریق نمایشگر یا هشدارهای صوتی، کارکنان را از وجود گاز مطلع می سازد.
در ابتدا گازسنج ها به صورت تک گازه تولید و قابلیت شناسایی تنها یک گاز را داشتند. اما امروزه این دستگاه ها به صورت چند گازه تولید و توانایی شناسایی چند گاز مختلف به صورت همزمان را دارد. بعضی از آنها می تواند به عنوان واحد های جداگانه برای مناطق کوچک مورد استفاده قرار گیرد یا این واحد ها می تواند برای ساخت یک سیستم حفاظتی یکپارچه با یکدیگر ترکیب شود.
عملکرد گازسنج
زمانی که گازسنج به کمک سنسور تشخیص گاز، شروع به تشخیص و
اندازه گیری گاز مورد نظر می کند، دستگاه پاسخ سنسور را با میزان مشخص شده مقایسه و در صورتی که از این میزان غلظت گاز فراتر رود، زنگ هشدار را به صدا در می آورد.
انواع مختلفی از آشکارساز گاز وجود دارد که اغلب آنها عملکردی مشابه یعنی نظارت و هشدار در مورد سطوح گازهای خطرناک دارند. با این حال، زمان در نظر گرفتن نوع گازسنج برای نصب آن، در نظر گرفتن فناوری های مختلف سنسور مفید است.
فناوری های گازسنج
آشکارساز گاز بر اساس نوع گازی که قرار است شناسایی کند به دو دسته قابل احتراق و سمی تقسیم می شود. این دسته بندی را می توان با فناوری های مورد استفاده در دستگاه نیز تعریف کرد. سنسورهای کاتالیزوری و مادون قرمز، گازهای قابل احتراق را شناسایی می کند و فناوری های نیمه هادی اکسید فلزی و الکتروشیمیایی به صورت کلی گازهای سمی را تشخیص می دهد.
اندازه گیری گازهای سمی
برای اندازه گیری و شناسایی گازهای سمی می توان از دو روش زیر، گاز هدف را شناسایی و نوع آن را مشخص کرد:
سنسور های الکتروشیمیایی
سنسورها یا سلول های الکتروشیمیایی عمدتا برای شناسایی گازهای سمی مانند کلر، مونوکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن استفاده می شود. زمانی که گاز تشخیص داده می شود، آنها از طریق سیگنال های الکترودی عمل می کنند. این نوع آشکارساز گاز بسیار حساس است و سیگنال های هشدار دهنده را از طریق جریان الکتریکی ارسال می کند. سازندگان، این دستگاه ها را با نمایشگرهای دیجیتال تولید و عرضه می کنند.
در سنسورهای الکتروشیمیایی، زمانی که مونوکسید کربن با الکترود سنسور تماس پیدا می کند، گاز از طریق یک واکنش شیمیایی با مولکول های آب در هوا اکسید می شود. در این واکنش پروتون های هیدروژن از طریق هادی یونی به سمت الکترود جریان پیدا می کند، در حالی که الکترون ها از طریق یک مسیر رسانا به سمت آن جریان می یابند. این جریان برای اندازه گیری میزان گاز مورد استفاده قرار می گیرد.
نیمه هادی های اکسید فلز
نیمه هادی اکسید فلز (MOS) نیز برای شناسایی گازها سمی مورد استفاده قرار می گیرد. در این سنسورها از اکسیدهای قلع یا تنگستن استفاده می شود. به طول کلی سنسورهای اکسید فلزی در محیط هایی با رطوبت پایین کارآمد است. از طرفی سنسور الکتروشیمیایی در عملکرد خود به رطوبت نیاز دارد. علاوه بر این، آنها قادر به شناسایی گستره وسیعی از گازها از جمله مواد قابل احتراق هستند. از آنها در گازسنج های CO2T ردیاب های گاز، نشت یاب و … استفاده می شود.
بعضی از سنسورهای اکسید فلز به عنوان گازسنج های MQ برای تشخیص دیگر گازها استفاده می شود. مثلا MQ2 توانایی شناسایی متان و بوتان را دارد. MQ138 نیز بنزن و تولوئن را تشخیص می دهد.
اندازه گیری گازهای قابل احتراق
برای اندازه گیری و شناسایی گازهای قابل احتراق می توان از سه روش زیر، گاز هدف را شناسایی و نوع آن را مشخص کرد:
سنسورهای کاتالیزوری
سنسورهای کاتالیزوری تعداد بالایی از دستگاه های گازسنج را پوشش می دهد که امروزه تولید می شود. این فناوری برای شناسایی گازهای قابل احتراق مانند هیدروکربن ها استفاده می شود و از طریق اکسیداسیون کاتالیزوری عمل می کند.
زمانی که یک گاز قابل احتراق با سطح کاتالیزوری تماس پیدا می کند، اکسید شده و مقاومت در اثر گرما افزایش می یابد. با توجه به اینکه این سنسورها برای شناسایی گاز قابل احتراق به سطح مشخصی از اکسیژن نیاز دارد، پس در اتمسفر هایی با میزان اکسیژن کم یا بدون اکسیژن کار نخواهد کرد.
سنسورهای مادون قرمز
سنسورهای مادون قرمز یا آشکارساز های IR، از طریق سیستمی از فرستنده و گیرنده ها برای تشخیص گاز قابل احتراق به ویژه بخارات هیدروکربنی کار می کند. اگر گازی در مسیر نوری وجود داشته باشد، در قدرت ارسال نور بین فرستنده و گیرنده اختلال ایجاد کرده و حالتی که نور تغییر می کند نشان دهنده وجود گاز و نوع آن است.
در گازسنج هایی که از سیستم مادون قرمز استفاده می کنند، دو آشکارساز و دو فیلتر نوری با طول موج های مختلف در جلوی هر آشکارساز وجود دارد. یکی از فیلترها روی گاز هدف تنظیم شده و در معرض آن قرار گیرد. در حالی که فیلتر دیگر در معرض گاز قرار نگرفته و به عنوان مرجع عمل می کند. این گازسنج ها حتی در مدت طولانی حساسیت خود را نسبت به گاز هدف از دست نمی دهد.
فوتویونیزاسیون
روش دیگر تشخیص گاز های قابل احتراق PID یا فوتویونیزاسیون است که برای تشخیص وجود ترکیبات آلی فرار مانند آروماتیک ها و کتون ها مورد استفاده قرار می گیرد. این گازسنج ها از نوع نور UV با انرژی بالا برای یونیزه کردن گاز استفاده شده که جریانی متناسب با مقدار VOC موجود در جو ایجاد می کند.
کاربرد گازسنج
گازسنج یک ابزار ضروری و کاربردی برای ایمنی در سطوح تجاری و خانگی است. ولی در صنایع مختلف نیز کاربرد فراوان دارد. آشکارسازهای گاز در کارگاه های جوشکاری برای تشخیص مواد قابل احتراق و سموم و در نیروگاه ها برای تشخیص مواد قابل احتراق استفاده می شود. همچنین برای شناسایی بخارات خطرناک در تصفیه خانه های فاضلاب نیز کاربرد دارد.
گازسنج در محیط های بسته که در آن کارکنان به طور مستمر حضور ندارند مانند مخازن، گودال ها و چاه ها بسیار کاربردی است. همچنین می توان از آن برای تشخیص گازهای سمی محیط قبل از ورود افراد استفاده کرد.
در محیط های بسته دیگر نیز که کارکنان در آن حضور مستمر دارند، استفاده از گازسنج امری ضروری و غیر قابل اجتناب است. مانند معادن، تونل ها و دیگر فضاهای مشابه که هر لحظه ممکن است در معرض گازهای سمی و قابل احتراق قرار گیرد یا با کاهش اکسیژن مواجه شود. در صورتی که این خطرات به سرعت تشخیص داده نشود می تواند خسارات مرگباری به وجود بیاورد.
نگهداری از گازسنج
گازسنج به طور کلی قابل اطمینان است و در مدل ها مختلف می تواند تا 5 سال دوام بیاورد. عملکرد مناسب این دستگاه وابسته به نگهداری کاربر، بازرسی باتری و کالیبراسیون دوره ای است. کالیبراسیون یک روش ایمنی برای اطمینان از اینکه دستگاه به درستی سطوح مختلف گاز را شناسایی می کند یا خیر، انجام می شود. طول عمر سنسورهای الکتروشیمیایی نیز تحت تاثیر میزان گازهای است که در معرض آن قرار می گیرد. در صورتی که سنسور دچار ایراد شود، ممکن است سطوح خطرناک گاز را تشخیص ندهد. به همین دلیل کالیبراسیون امری ضروری است باید به صورت مکرر انجام شود.
