Die Infrarot-Detektionstechnologie (IR) wird in einer Reihe von Anwendungen eingesetzt, um bestimmte Gase zu erkennen, die IR-Licht bei charakteristischen Wellenlängen absorbieren.
Ein Infrarot-Lichtstrahl durchquert eine Gaswolke und trifft auf eine Sammeloptik, wo er geteilt und durch Filter auf Infrarotsensoren geleitet wird.
Der "Messstrahl" mit einer Frequenz von etwa 3,3 μm wird von Kohlenwasserstoffgasmolekülen absorbiert, und die Strahlstärke wird verringert. Der "Referenzstrahl" (mit einer Frequenz von etwa 3,0 μm) wird vom Gas nicht absorbiert und erreicht den Empfänger mit voller Stärke. Der prozentuale Anteil des vorhandenen Gases wird durch den Unterschied in der Intensität zwischen den vom Photoempfänger gemessenen Strahlen bestimmt.
IR-Sensoren werden in einer Vielzahl von Märkten eingesetzt, von der Landwirtschaft bis zur Abfallwirtschaft, und werden häufig in Umgebungen verwendet, in denen Sensoren auf Pellistorbasis nicht richtig funktionieren oder in einigen Fällen ausfallen. IR-Sensoren, die auf 3,3 Mikrometer eingestellt sind, können viele Gasarten erkennen, die Wasserstoff-Kohlenstoff-Atombindungen (C-H) enthalten, während IR-Sensoren, die auf 4,25 Mikrometer eingestellt sind, Gasarten erkennen können, die Kohlendioxid (O=C=O) enthalten.
Gefährdung
Kohlendioxidemissionen in der Landwirtschaft sind sowohl für unsere Atmosphäre als auch für die Beschäftigten des Sektors ein Problem. Von der Herstellung von Düngemitteln bis hin zur Lagerung und Verpackung von Lebensmitteln wird Kohlendioxid regelmäßig erzeugt, gelagert, transportiert und verwendet und stellt somit ein ständiges Gasrisiko dar. Kommerzielle Gewächshauskontrollsysteme können zur Messung und Kontrolle von Temperatur und Kohlendioxidkonzentration eingesetzt werden. Auch in der Schweine- und Geflügelzucht muss CO2 bei der Gasbetäubung überwacht werden. Die anaerobe Vergärung und die Erzeugung von Biogas erfordern ebenfalls eine frühzeitige Gaserkennung durch Kohlendioxid- und Methanmessung, um den Prozess sicher zu halten. Methanemissionen aus der Landwirtschaft und der Milchviehhaltung müssen überwacht werden.
Bei der Ablagerung von Abfällen auf Deponien entstehen eine Reihe schädlicher Gase, darunter flüchtige organische Verbindungen, Methan und Kohlendioxid. Diese Gase entstehen durch die Wirkung von Mikroorganismen, die die Verdampfung flüchtiger organischer Verbindungen, chemische Reaktionen zwischen den Abfallbestandteilen und mikrobielle Aktivitäten umfassen. Heute ist es vorgeschrieben, dass Deponiegase aus diesen Anlagen entfernt werden, um die Gefahr einer Explosion zu vermeiden. Gaswarngeräte können in Deponiegasaufbereitungsanlagen eingebaut werden, um diese Gase einfach zu überwachen und auf dieser Grundlage fundierte Entscheidungen über ihre Beseitigung zu treffen.
Ein Mangel an Raumluftzirkulation kann dazu führen, dass der Sauerstoffgehalt sinkt und sich Kohlendioxid in bedenklichen Mengen ansammelt. Um sicherzustellen, dass die Luft zum Atmen sicher ist, können in einem Raum Gasdetektoren eingesetzt werden, die den Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt des Raums messen.
Pellistor-Sensoren, die auch als katalytische Perlensensoren bekannt sind, haben aus vier Gründen Nachteile: Sie funktionieren nicht bei Sauerstoffmangel, brennen bei hohen Kraftstoffkonzentrationen durch, vergiften ihre Katalysatoren und altern, so dass Infrarotsensoren entwickelt wurden, um diese Nachteile zu beheben und die Sicherheit unter Bedingungen, unter denen Pellistoren das Vorhandensein von Gas nicht melden würden, erheblich zu verbessern. IR-Sensoren werden in der Regel zur Erkennung von Kohlendioxid und entflammbaren Gasen eingesetzt und arbeiten in vielen Umgebungen zuverlässig. Einige empfindliche High-End-Gasanalysatoren verwenden IR zum Nachweis von Kohlenmonoxid, Kältemitteln, Ammoniak und sogar Schwefeldioxid.
In bestimmten Situationen können Pellistoren durch eine Reihe von Chemikalien vergiftet werden, was zu einem irreversiblen Empfindlichkeitsverlust führt, oder gehemmt werden, was ein reversibler Empfindlichkeitsverlust ist. Wenn ein Pellistor vergiftet ist, produziert er keine Leistung, wenn er entflammbaren Gasen ausgesetzt ist, und würde daher keinen Alarm auslösen, wenn die Umgebung unsicher wird. Silizium-, blei-, schwefel- und phosphathaltige Verbindungen können die Leistung von Pellistoren schon bei wenigen Teilen pro Million (ppm) beeinträchtigen. Wenn Pellistoren stark kohlenstoffhaltigen Brennstoffen ausgesetzt sind, führt dies zu Kohlenstoffablagerungen auf der aktiven Pellistorperle, die den Gasdurchgang zur Perle behindern oder sogar blockieren können. Wenn Pellistoren hohen Mengen an entflammbaren Gasen ausgesetzt sind, kann es zum "Versotten" kommen, was jedoch nicht als Heilmittel empfohlen wird, da es zu einem weiteren Problem führt, bei dem die örtlichen Temperaturunterschiede in der Pellistorperle zu Rissen führen. Danach ist die Verwendung dieser Pellistorperle gefährlich.
IR-Sensoren werden durch andere Gase nicht beeinträchtigt und eignen sich sowohl für hohe Gaskonzentrationen als auch für den Einsatz in inerten (sauerstofffreien) Umgebungen, in denen katalytische Pellistor-Sensoren schlecht abschneiden würden. Hinweis: Der gewünschte Konzentrationsbereich muss anhand des Sensordatenblatts überprüft werden, um Sättigungsprobleme zu vermeiden.
IR-Sensoren sind nicht anfällig für Vergiftungen und eignen sich daher ideal für die Erkennung brennbarer Gase in sauerstoffarmen Umgebungen, wie z. B. in Kraftstofflagertanks, die vor der Wartung mit Inertgas gespült werden oder die noch hohe Kraftstoffdämpfe enthalten.
Viele IR-Sensortypen benötigen außerdem weniger Strom als Pellistoren, während Pellistoren immer viel Strom benötigen, um zu funktionieren.
Pellistoren haben eine begrenzte Lebensdauer und können ungenaue Messwerte liefern, wenn sie auf einen einzigen Zielgastyp kalibriert werden, während ein anderer vorhanden ist.
Die Ausfallsicherheit der IR-Sensoren, die Sie automatisch auf jeden Fehler aufmerksam machen, bietet eine zusätzliche Sicherheitsebene.
