La tecnologia di rilevamento a infrarossi (IR) è utilizzata in una serie di applicazioni per rilevare gas specifici che assorbono la luce IR a lunghezze d'onda caratteristiche.
Un raggio di luce infrarossa passa attraverso una nuvola di gas e su un'ottica di raccolta dove viene diviso e inviato attraverso dei filtri ai sensori infrarossi.
Il fascio "di misura", con una frequenza di circa 3,3μm, è assorbito dalle molecole di gas idrocarburi, e l'intensità del fascio è ridotta. Il fascio "di riferimento" (circa 3.0μm) non viene assorbito dal gas, quindi arriva al ricevitore a piena potenza. La %LEL di gas presente è determinata dalla differenza di intensità tra i fasci misurati dal foto-ricevitore.
I sensori IR sono utilizzati in una varietà di mercati, dall'agricoltura alla gestione dei rifiuti, e sono spesso utilizzati specificamente in ambienti che causano un funzionamento scorretto o, in alcuni casi, il fallimento dei sensori a pellistor. I sensori IR sintonizzati a 3,3 micron possono rilevare molti tipi di gas contenenti legami atomici idrogeno-carbonio (C-H), mentre i sensori IR sintonizzati a 4,25 micron possono rilevare tipi di gas contenenti anidride carbonica (O=C=O).
Pericolo
Le emissioni di biossido di carbonio in agricoltura sono una preoccupazione sia per la nostra atmosfera che per i lavoratori del settore. Dalla produzione di fertilizzanti ai processi di stoccaggio e imballaggio degli alimenti, l'anidride carbonica viene regolarmente generata, immagazzinata, trasportata e utilizzata, e di conseguenza pone dei rischi di gas continui. I sistemi commerciali di controllo delle serre possono essere utilizzati per misurare e controllare la temperatura e le concentrazioni di anidride carbonica. Il CO2 deve essere monitorato anche negli allevamenti di suini e pollame durante i processi di stordimento del gas. La digestione anaerobica, e la produzione di biogas, richiede anche il rilevamento precoce del gas attraverso il rilevamento di anidride carbonica e metano per mantenere il processo sicuro. Le emissioni di metano devono essere monitorate dall'agricoltura e dall'allevamento di bestiame da latte.
Quando i rifiuti vengono depositati in una discarica si generano diversi gas nocivi, tra cui COV, metano e biossido di carbonio. Questi gas sono creati attraverso l'azione dei microrganismi, che comporta l'evaporazione dei composti organici volatili, reazioni chimiche tra i componenti dei rifiuti e l'azione microbica. È ora obbligatorio rimuovere i gas di discarica da questi siti per evitare il rischio di un'esplosione. I dispositivi di rilevamento dei gas possono essere incorporati nei sistemi di trattamento dei gas di discarica per monitorare facilmente questi gas, e da lì prendere decisioni informate sulla loro rimozione.
Una mancanza di circolazione dell'aria interna può permettere l'impoverimento dell'ossigeno e l'accumulo di anidride carbonica a livelli non sicuri. Garantire che l'aria sia sicura da respirare può essere ottenuto con l'uso di rilevatori di gas in uno spazio, per misurare il contenuto di ossigeno e anidride carbonica della stanza.
I sensori a pellistor, conosciuti anche come sensori a perline catalitiche, hanno degli svantaggi per 4 motivi, non funzionano in assenza di ossigeno, si bruciano in alte concentrazioni di carburante, l'avvelenamento dei loro catalizzatori e l'invecchiamento del sensore, e così i sensori a infrarossi sono stati sviluppati per affrontare questi svantaggi e possono migliorare significativamente la sicurezza in condizioni in cui i pellistor non riuscirebbero a segnalare la presenza di gas. I sensori IR tendono ad essere utilizzati per rilevare l'anidride carbonica e i gas infiammabili e lo fanno in modo affidabile in molti ambienti. Alcuni sensibili analizzatori di gas di fascia alta usano l'IR per rilevare il monossido di carbonio, i refrigeranti, l'ammoniaca e persino l'anidride solforosa.
In alcune impostazioni i pellistori sono inclini all'avvelenamento, in cui hanno una perdita irreversibile di sensibilità, o all'inibizione, che è una perdita reversibile di sensibilità, da una serie di sostanze chimiche. Se avvelenato, un pellistore non produce alcuna uscita se esposto a gas infiammabile, e quindi non andrebbe in allarme quando l'ambiente diventa pericoloso. I composti contenenti silicio, piombo, zolfo e fosfati a poche parti per milione (ppm) possono compromettere le prestazioni del pellistore. La fuliggine, dove i pellistori sono esposti a combustibili altamente carichi di carbonio, porta a depositi di carbonio sul tallone del pellistore attivo che possono inibire o addirittura bloccare il passaggio del gas al tallone. Se esposti ad alti livelli di gas infiammabile, i pellistori possono incontrare la "fuliggine", ma questo non è raccomandato come cura perché provoca un altro problema in cui le differenze di temperatura localizzate in tutto il tallone del pellistore lo fanno incrinare. Da quel momento in poi, quel pellistore è pericoloso da usare.
I sensori IR non sono influenzati da altri gas e sono adatti sia per alte concentrazioni di gas che per l'uso in ambienti inerti (senza ossigeno) dove i sensori catalitici a pellistor avrebbero scarse prestazioni. Nota: l'intervallo di concentrazione desiderato per l'uso deve essere controllato rispetto al datasheet del sensore per evitare problemi di saturazione.
I sensori IR non sono suscettibili di avvelenamento, il che li rende ideali per il rilevamento di gas combustibili in ambienti a basso tenore di ossigeno, come i serbatoi di stoccaggio del carburante durante il lavaggio con gas inerte prima della manutenzione, o che contengono ancora alti livelli di vapori di carburante.
Molti tipi di sensori IR richiedono anche meno energia dei pellistori per funzionare, mentre i pellistori richiedono sempre alte quantità di energia per funzionare.
I pellistori hanno una durata limitata e possono fornire letture imprecise se calibrati su un singolo tipo di gas target quando ne è presente un altro.
La natura fail-safe dei sensori IR, che vi avvisano automaticamente di qualsiasi guasto, fornisce un ulteriore livello di sicurezza.
