أنظمة استشعار الغازات والتحليل الكيميائي

اختيار تقنية استشعار الغاز المناسبة

يمكن للخلايا الكهروكيميائية توفير قياس انتقائي بتركيزات منخفضة؛ ولكنه يتطلب واجهة أمامية تناظرية مناسبة للتحيز وتأثير درجة الحرارة وتيار الخلية. NDIR تعمل الحساسات على مبدأ الامتصاص البصري في غازات معينة، ويعد سلوك مصدر الضوء والمسار البصري والقناة المرجعية أمرًا مهمًا. يمكن أن تكون أجهزة استشعار أكسيد المعدن اقتصادية ومتينة، ولكن يجب أن تؤخذ في الاعتبار حساسيات التقاطع مع إدارة السخان.

لا يعتبر المنحنى النموذجي في ورقة بيانات المستشعر وحده كافياً. يتم تحديد نطاق القياس والغازات الأخرى المتوقعة وتدفق الهواء وطريقة تحضير العينة. إذا كان هناك حاجة إلى مرشح أو مضخة أو مقيد التدفق أو خلية عينة، فسيتم المضي قدمًا في التصميم الميكانيكي والإلكتروني معًا.

• الغاز المستهدف ونطاق التركيز
• الحساسية المتقاطعة والتأثيرات البيئية
• بنية أخذ العينات بالانتشار أو بالمضخة

بطاقة تكييف وقياس الإشارة

تُقاس تيارات النانوأمبير والميكروأمبير في المستشعرات الكهروكيميائية بمضخم تحويل التيار إلى جهد. وقد تغير تيارات التسرب ونظافة اللوحة وعناصر الحماية والرطوبة على سطح PCB النتائج عند هذه المستويات. أما في المستشعرات البصرية وشبه الموصلة، فتبرز إدارة الطاقة وقيادة السخان وتضمين المصدر والترشيح الرقمي.

تُوائم الواجهة الأمامية التماثلية ونطاق ADC معًا، وتميز البرمجيات حالات الأخطاء مثل التشبع وانفصال المستشعر. وتُقرأ مستشعرات الحرارة والرطوبة بالتزامن مع القياس الرئيسي لتوفير بيانات لخوارزمية التعويض. وتسهل إمكانية استخراج القيم الخام من لوحة النموذج الأولي تحسين نموذج المعايرة ببيانات الميدان.

• مراحل تحويل التيار إلى جهد وقياس منخفضة الإزاحة
• ADC، تصميم المرجع والمرشح
• تعويض درجة الحرارة/الرطوبة وتشخيص خطأ المستشعر

المعايرة والتسجيل وتكامل النظام

يتم تحديد طريقة المعايرة بواسطة الغاز المستهدف والخليط المرجعي وحالة التدفق وعدم اليقين المطلوب. بالإضافة إلى معايرة الصفر والامتداد، يمكن الاحتفاظ بمنحنى متعدد النقاط ومعاملات درجة الحرارة والرقم التسلسلي للمستشعر في ذاكرة الجهاز. يمكن إنشاء تنبيهات الصيانة من خلال مراقبة تاريخ المعايرة ووقت الاستخدام.

يمكن للجهاز أن يعمل مستقلًا بشاشة ومخارج تنبيه صوتية أو ضوئية، أو أن يرسل البيانات إلى نظام أعلى عبر Modbus أو Ethernet أو Wi-Fi أو اتصال خلوي. وتُحدد عتبات الإنذار وسلوك المرحلات والحالة الآمنة عند فقدان الاتصال وفق تحليل مخاطر التطبيق. ويجب تخطيط نطاق الشهادات والتحقق المطلوب بصورة منفصلة للاستخدامات المتعلقة بسلامة الأشخاص أو القياسات الخاضعة للوائح.

• معايرة الصفر والامتداد ومتعددة النقاط
• سجلات القياس والصيانة المختومة بالوقت
• PLC، SCADA، لوحة الويب أو الرابط السحابي

أي غاز أو كمية كيميائية تريدون قياسها؟

لا يُقاس النيتروجين وNO₂ وCO₂ وCO والأكسجين بالمبدأ نفسه. وتُحدد تركيبة العينة والتداخلات وظروف المعايرة وفق الغاز المستهدف. كذلك تتطلب قياسات pH والموصلية والقياسات الانتقائية للأيونات في السوائل أقطابًا وإلكترونيات مناسبة لكل منها.

قارن بين أدلة أجهزة الاستشعار الخاصة بالغاز والكيميائية →

مستشعرات pH والتوصيلية والمستشعرات الكيميائية →