دتکتور گازی چیست؟

تدبیر: دتکتور گازی (Gas Detector) یک دستگاه میدانی الکترونیکی است که به عنوان بخشی از سیستم حفاظت در مقابل حریق، نشتی گاز یا وجود گازهای سمی با غلظت بالا را به واسطه فعال‌سازی آلارم‌ها یا چراغ‌های چشمک‌زن به پنل مرکزی سیستم اعلام حریق یا سیستم پایش آتش و گاز اعلام می‌کند. یک دتکتور گازی می‌تواند زنگ خطر را برای اپراتورها در منطقه‌ای که نشت در آن رخ داده است، به صدا درآورد. به این ترتیب، فرصت کافی برای تخلیه و خروج کارکنان از محل نشتی فراهم خواهد شد.

استفاده از دتکتورهای گازی از آنجایی اهمیت پیدا می‌کند که گازهای زیادی وجود دارند که می‌توانند برای زندگی ارگانیک مانند انسان و حیوان خطرناک باشند. از دتکتورهای گازی می‌توان جهت تشخیص گازهای قابل احتراق و قابل اشتعال، گازهای سمی و کاهش سطح اکسیژن محیط استفاده کرد. از این نوع آشکارسازها به طور گسترده در صنعت استفاده می‌شود و در مکان‌هایی مانند سکوهای نفتی برای نظارت بر فرآیندهای تولید و فناوری‌های نوظهور مانند فتوولتائیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. از دتکتورهای گاز ممکن است برای مقابله با آتش‌سوزی نیز استفاده شود.

تاریخچه دتکتور گازی

پس از تعریف دتکتور گازی چیست، خالی از لطف نیست که نگاهی به تاریخچه آن بیاندازیم. بعد از کشف اثرات گازهای سمی و مضر بر سلامت انسان، روش‌های تشخیص نشت گاز به یک نگرانی تبدیل شد. قبل از ابداع سنسورهای گازی مدرن، روش‌های تشخیصی اولیه دقت به مراتب کمتری داشتند. در طول قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم میلادی، معدنچیان زغال‌سنگ از قناری‌ به عنوان سنسور گاز برای تشخیص وجود گازهای خطرناک مانند دی اکسید کربن، مونوکسید کربن و متان استفاده می‌کردند. قناری پرنده‌ای خوش‌آواز است که در صورت وجود گاز، دیگر آواز نمی‌خواند و این به منزله سیگنال خروجی برای معدنچیان بود.

نخستین دتکتور گازی در دوران انقلاب صنعتی توسط سر همفری دیوی (معروف به لامپ دیوی) در سال ۱۸۱۵ اختراع شد. از این دستگاه برای تشخیص وجود متان در معادن زغال‌سنگ زیرزمینی استفاده می‌کردند. عصر مدرن دتکتورهای گازی مدرن در طی سال‌های ۱۹۲۶-۱۹۲۷ با توسعه حسگر احتراق کاتالیزوری (LEL) توسط دکتر الیور جانسون آغاز شد. نخستین شرکت تولیدکننده تجهیزات تشخیص نشت گاز در سال ۱۹۲۸ در کالیفرنیا توسط دکتر الیور جانسون و فیل ویلیامز تأسیس شد. این شرکت در طول ۴۰ سال بعد، پیشگام بسیاری از «اولین‌ها» در عرصه فناوری مدرن تشخیص گاز بود.

عملکرد دتکتور گازی

دتکتورهای گازی غلظت گازهای خاص موجود در هوا را از طریق فناوری‌های مختلف اندازه‌گیری کرده و نشان می‌دهند. آشکارسازهای گاز که معمولاً برای جلوگیری از قرار گرفتن در معرض گازهای سمی و آتش‌سوزی‌های بالقوه کاربرد دارند، با تشخیص میزان بالای گازها از طریق یک سری نشانگرهای بصری یا صوتی مثل آژیرها، فلاشرها یا ترکیبی از آن‌ها کار می‌کنند. دتکتورهای قدیمی برای تشخیص و شناسایی یک نوع گاز استفاده می‌شدند، اما مدل‌های مدرن چند منظوره قادر هستند که در آن واحد چند نوع گاز مختلف را شناسایی کنند.

دتکتورهای گازی غلظت گاز مشخص‌شده را اندازه می‌گیرند و پاسخ سنسور حکم نقطه مرجع یا مقیاس را دارد. وقتی پاسخ سنسور گاز از یک حد از پیش تعیین‌شده فراتر برود، زنگ هشدار به صدا درمی‌آید. دتکتورهای گازی در انواع مختلفی به بازار عرضه می‌شوند که اکثریت آن‌ها عملکرد مشابهی دارند، یعنی نظارت و صدور هشدار در مورد سطوح گازهای خطرناک. در بخش بعدی، درباره انواع سنسورهای گازی بیشتر بحث خواهیم کرد.

بیشتر بخوانید: انواع سنسورهای اعلام حریق

انواع دتکتور گازی بر اساس عملکرد

بر اساس کاربرد، دتکتورهای گازی به دو دسته تقسیم می‌شوند. دسته اول برای تشخیص گازهای سمی کاربرد دارند و دسته دوم گازهای قابل احتراق یا قابل اشتعال را شناسایی می‌کنند. انواع دتکتور گازی بر اساس عملکرد عبارتند از:

• دتکتور گازی الکتروشیمیایی
• دتکتور گازی کاتالیزوری
• دتکتور گازی مادون قرمز
• دتکتور گازی فتونیزاسیون

در ادامه بیشتر با هر کدام از این دتکتورهای گازی آشنا می‌شویم.

دتکتور گازی الکتروشیمیایی

سنسورها یا سلول‌های الکتروشیمیایی بیشتر برای تشخیص گازهای سمی مانند مونوکسید کربن، کلر و اکسیدهای نیتروژن مورد استفاده قرار می‌گیرند. هنگامی که وجود گاز سمی در محیط تشخیص داده می‌شود، سنسور از طریق سیگنال‌های الکترود عمل می‌کند. به طور کلی، دتکتورهای الکتروشیمیایی حساسیت بالایی دارند و سیگنال هشدار را از طریق جریان‌های الکتریکی ارسال می‌کنند. تولیدکنندگان مختلف این دتکتورها را با نمایشگر دیجیتال تولید و عرضه می‌کنند.

در دتکتورهای الکتروشیمیایی، یک هادی یونی بین الکترود حسگر و الکترود شمارشگر وجود دارد. زمانی که گازی مانند مونوکسید کربن با الکترود سنسور تماس پیدا می‌کند، گاز از طریق یک واکنش شیمیایی با مولکول‌های آب در هوا اکسید می‌شود. در این واکنش، پروتون‌های هیدروژن از طریق هادی یونی به سمت الکترود شمارشگر جریان پیدا می‌کنند، در حالی که جریان الکترون‌ها از طریق یک مسیر رسانا به سمت آن صورت می‌پذیرد. این جریان برای تعیین میزان گاز سمی موجود در هوا اندازه‌گیری می‌شود.

بیشتر بخوانید: انواع سیستم های اعلام حریق

دتکتور گازی کاتالیزوری

بسیاری از دتکتورهای گازی موجود در بازار از نوع کاتالیزوری هستند. از این فناوری برای تشخیص گازهای قابل احتراق مانند هیدروکربن‌ها استفاده می‌شود. همانطور که از نام آن برمی‌آید، دتکتور گازی کاتالیزوری از طریق فرآیند اکسیداسیون کاتالیزوری کار می‌کند. حسگرهای به‌کاررفته در این دستگاه‌ها دارای کویل پلاتینی هستند که به عنوان عنصر آشکارساز عمل می‌کند.

زمانی که گاز قابل احتراق با سطح کاتالیزوری تماس پیدا می‌کند، اکسید شده و مقاومت کویل در اثر حرارت افزایش می‌یابد. این امر در نهایت منجر به فعال شدن زنگ هشدار خواهد شد. در در این نوع دتکتورها، از مدار پل معمولاً برای نشان دادن تغییر مقاومت استفاده می‌شود. از آنجایی که این نوع سنسورها برای عمل کردن به سطح مشخصی از اکسیژن نیاز دارند، در اتمسفرهای با اکسیژن کم یا صفر کارکردی ندارند.

دتکتور گازی مادون قرمز

دتکتور گازی مادون قرمز یا به اختصار IR از طریق سیستمی از فرستنده‌ها و گیرنده‌ها برای تشخیص گازهای قابل احتراق، به ویژه بخارات هیدورکربنی، کار می‌کند. به طور معمول، فرستنده‌ها منابع نور و گیرنده‌ها آشکارسازهای نور هستند. اگر گازی در مسیر نور وجود داشته باشد، باعث ایجاد اختلال در انتقال نور بین گیرنده و فرستنده می‌شود. حالت تغییریافته نور تعیین می‌کند که آیا گازی در محیط وجود دارد یا خیر و از چه نوعی است.

حسگرهای فتونیزاسیون

بیشتر بخوانید: سیستم اعلام حریق چیست؟

انواع دتکتور گازی بر اساس محل نصب

همانطور که پیشتر توضیح دادیم، دسته بندی‌های مختلفی برای طبقه بندی انواع دتکتور گازی در نظر گرفته شده است. یکی از این دسته بندی‌ها نیز بر اساس نحوه استفاده این سنسورهای گازی شکل گرفته است و به این ترتیب می‌توان انواع دتکتور گازی را در دو دسته زیر خلاصه کرد:

• دتکتور گازی ثابت
• دتکتور گازی پرتابل

در ادامه بیشتر با هر کدام از این دتکتورهای گازی آشنا می‌شویم.

دتکتور گازی ثابت

این نوع دتکتور گازی در یک محل نصب می‌شود و با توجه به برد آن، می‌تواند نشتی گازهای مختلف را تشخیص داده و به کاربر اخطار دهد. این دتکتور اغلب به صورت دیواری یا سقفی در محل نصب می‌شود.

دتکتور گازی پرتابل

همانطور که از نام آن پیداست، دتکتور گازی پرتابل به صورت دستی استفاده شده و قابلیت حمل دارد. دتکتور گازی پرتابل بیشتر توسط در دسته تجهیزات حفاظت فردی قرار دارد و پرسنل مرکز حساس آن را با خود حمل می‌کنند تا از وجود گازهای سمی در مسیر آگاه شوند.

کاربرد دتکتور گازی

آخرین بخش از مبحث دتکتور گازی چیست را با توضیح کاربردهای آن به پایان می‌بریم. دتکتورهای گازی در اماکن تجاری و صنعتی و بعضاً در خانه‌ها نیز به کار گرفته می‌شوند. از دتکتورهای گازی در کارگاه‌های جوشکاری برای تشخیص گازهای قابل احتراق و سمی و در نیروگاه‌های هسته‌ای برای تشخیص گازهای قابل احتراق استفاده می‌شود. همچنین، دتکتورهای گازی معمولاً برای تشخیص بخارات خطرناک در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب نیز کاربرد دارند. استفاده از سنسورهای گازی در فضاهای بسته که در آنجا کارکنان مستمراً حضور ندارند، بسیار کارآمد است. به علاوه، ممکن است از آشکارسازهای گازی در برخی مکان‌ها برای شناسایی سموم قبل از ورود افراد استفاده شود. به طور کلی، کاربردهای دتکتور گازی را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد.

• صنایع ایمنی
• صنایع HVAC
• صنایع پزشکی
• صنایع هوافضا
• صنایع کشاورزی
• صنایع حمل و نقل
• صنایع پالایشگاهی

سؤالات متداول دتکتور گازی چیست؟