مستشعر الأكسجين: اختر طريقة قياس O2 وفق ظروف الغاز

تتطلب خلايا O2 الجلفانية والأمبيرومترية دوائر مختلفة

تولد خلية الأكسجين الجلفانية تيارًا من تفاعل كهروكيميائي يشارك فيه الأكسجين، وتُقاس هذه الإشارة بدائرة قراءة مناسبة. وإلى جانب التصاميم الجلفانية التقليدية والخالية من الرصاص، توجد خلايا أمبيرومترية تتطلب جهدًا محددًا لقطب العمل. وتختلف خصائص تغذيتها واستقرارها وعمرها التشغيلي.

تضم عائلة منتجات Alphasense خيارات جلفانية بطرفين وخيارات بثلاثة أطراف تتطلب تطبيق جهد. ويوضح هذا الفرق أن وصف «خالٍ من الرصاص» وحده لا يحدد بنية الدائرة. عند اختيار خلية جديدة، تُراجع توصيلات الأقطاب والحمل ومتطلبات الدائرة الأمامية في ورقة البيانات. وملاءمة الخلية للتجويف الميكانيكي نفسه لا تثبت التوافق الكهربائي أو توافق القياس.

متى يُنظر في استخدام محلل بارامغناطيسي؟

تُستخدم خاصية انجذاب الأكسجين إلى المجال المغناطيسي في التحليل البارامغناطيسي. وتوفر هذه الطريقة بنية قياس تختلف عن سلوك الاستهلاك في الخلية الكهروكيميائية. لكن لا توجد آلية بارامغناطيسية واحدة؛ إذ تُقيّم تأثيرات التدفق والاهتزاز والغاز الخلفي وفق تصميم الجهاز المختار.

قد يكون هذا المحلل خيارًا مناسبًا للمراقبة المستمرة للعمليات، مع احتمال استمرار الحاجة إلى تنقية العينة وتهيئة تدفقها وضغطها. ولا يعني وصف «بارامغناطيسي» إمكان توصيل أي غاز ملوث أو أكّال مباشرة. تُقارن مواد المحلل الملامسة للغاز وحدود العينة لدى المصنع بالخلطة المخطط لها. وينبغي للوحة التكامل استقبال حالة خطأ المحلل نفسه إلى جانب قيمة القياس.

اعرف حدود الخلية المسخنة في حساس الزركونيا

يمكن للزركونيا توصيل أيونات الأكسجين عند درجات حرارة مرتفعة معينة. وتستخدم المحللات المستفيدة من هذه الخاصية ترتيبات مختلفة، مثل خلية التركيز أو التيار المحدود. وترتبط خلية التركيز بنسبة الضغوط الجزئية للأكسجين على جانبيها. ويُعد التحكم في السخان وإلكترونيات القياس المناسبة جزأين أساسيين من النظام.

قد تتفاعل المكونات القابلة للاشتعال حول الخلية الساخنة فتغير نتيجة O2. لذلك تؤكد الشروح التقنية من Yokogawa ضرورة اختيار طريقة الزركونيا مع مراعاة تركيب الغاز. كما تُقيّم الأتربة وانسداد المداخل وشروط المرجع. ولا يصح توصيل مسبار مطور لقياس العمليات الساخنة بالطريقة نفسها المستخدمة لخلية منخفضة القدرة مخصصة للغرف.

النسبة المئوية وppm والضغط الجزئي وأساس الغاز الرطب

تعادل نسبة O2 الحجمية البالغة 1% مقدار 10,000 ppm. ولا يثبت هذا التحويل كفاية حساس ذي مقياس مئوي لقياس المستويات الضئيلة. ففي مراقبة الأكسجين المتبقي المنخفض، مثلًا، قد تحدد استقرارية الصفر وتسربات الهواء وعدم يقين غاز المعايرة النتيجة. ولا يؤدي إظهار مزيد من الخانات على الشاشة إلى اكتساب قدرة قياس جديدة.

في التقريب المثالي، يساوي الضغط الجزئي للأكسجين حاصل ضرب الكسر المولي في الضغط الكلي. وتُدرس علاقة الإشارة المقاسة بهذه الكمية أو بالانتشار وفق نوع الحساس؛ فلا يطبق التصحيح نفسه على جميع خلايا O2. وبخار الماء أيضًا جزء من تركيب الغاز. ولا ينبغي مقارنة النسب المئوية للعينة المجففة وللعملية الرطبة دون تحديد أساس موحد.

صمم خط العينة ومواده وفق المستوى المستهدف

في قياس O2 الضئيل، قد يبدو دخول الهواء المحيط إلى الخط كأنه تغير فعلي في العملية. لذلك تهم الوصلات المحكمة والمنظم المناسب وتقليل الأحجام الميتة ووقت الاستقرار الكافي. أما في مراقبة البيئة بمستوى النسبة المئوية، فتُقيّم ملامسة الحساس لغاز ممثل وعدم انسداد مدخله وتوافق موضعه مع تدفق الهواء.

قد يحد التكاثف والغبار والتعرض الكيميائي من ملاءمة الخلية أو مسار العينة. وفي الغازات الغنية بالأكسجين، يُبحث اختيار المواد الملامسة للغاز ونظافتها على نحو مستقل؛ فلا تُعد أي مضخة أو وصلة ملوثة بالزيت مناسبة تلقائيًا. ويُسجل كيف يغير التجفيف أو الترشيح المستخدم لتهيئة العينة أساس القياس.

ضع خطة المعايرة بحسب نطاق الاستخدام وطريقة القياس

تُحدد نقاط الصفر والمرجع المستخدمة في المعايرة من تعليمات الخلية أو المحلل المختار. ولا تكفي المراجعة بالهواء المحيط وحدها للتحقق من قياس الأكسجين المتبقي شديد الانخفاض. يجب أن يتوافق تركيب غاز الفحص وضغطه وأساس رطوبته وترتيب التوصيل مع هدف التطبيق.

يُقاس الانحراف الحالي أولًا، ثم يُجرى الضبط عند الحاجة ويُتحقق مجددًا. وتُعاد مراجعة الحاجة إلى الفحص بعد الاستخدام الطويل أو التعرض الكيميائي أو استبدال الخلية. ويمكن حفظ تاريخ المعايرة والمعاملات المستخدمة وهوية الحساس في البرمجيات. وبذلك يمكن تتبع أسباب اختلاف النتائج بين الخلايا وظروف الموقع؛ ولا يُعمم عمر تشغيلي أو فاصل صيانة واحد على جميع التقنيات.

خطة المتطلبات والتسليم لجهاز O2 مخصص

شارك في البداية نطاق O2 المستهدف والغازات الأخرى في الخليط ودرجة الحرارة والضغط والرطوبة. هل تؤخذ العينة مباشرة من البيئة أم من خط غاز؟ وتُضاف التغذية بالبطارية أو التغذية الثابتة وتواتر القياس والشاشة والتسجيل والتوصيلات الميدانية وإمكانية الوصول للصيانة. وإذا استُخدم حساس موجود، فتُراجع معلومات طرازه الكامل وتوصيله.

يمكن لـ VOMRO تطوير لوحة قراءة تناظرية للخلية المناسبة أو واجهة بيانات للمحلل. وتُميّز على الشاشة حالات البدء والتسخين والقياس غير الصالح وفقد الاتصال. وتُخطط اختبارات القبول من مدخل العينة إلى ملف التسجيل. وتُدرج ملفات مصدر المشروع ووثائقه التقنية في قائمة التسليم؛ ولا يُوعد باستخدام طبي أو وظيفة معتمدة لحماية الأرواح دون تحديدهما بصورة مستقلة.

أنظمة مخصصة لقراءة الحساسات وجمع البيانات →