سنسور گاز

سنسور گاز

سنسور گاز یا آشکار ساز گاز، نوعی از سنسورهای شیمیایی است که میزان غلظت گاز را در اطرافشان اندازه‌گیری می‌کنند. سنسورهای گاز برای اندازه‌گیری غلظت یک گاز، با آن وارد واکنش می‌شوند. سنسورهای گاز در صنایع مختلفی، از پزشکی تا هوافضا، کاربرد دارند. تکنولوژی‌های مختلفی مانند نیمه‌رساناها، اکسیداسون، کاتالیست‌ها، مادون قرمز و …، برای اندازه‌گیری غلظت گاز استفاده می‌شود. متداول‌ترین آن‌ها عبارتند از:

• سنسورهای گاز مبتنی بر اکسید فلز
• سنسورهای گاز مقاومتی
• سنسورهای گاز مبتنی بر صوت
• سنسورهای گاز نوری
• سنسورهای گاز الکترومکانیکی

سنسورهای گاز مبتنی بر اکسید فلز:

اجزای این سنسورها سورس، درین و گیت هستند. گیت این سنسورها (عمدتا از پلاتین یا پالادیوم ساخته می‌شود)، به عنوان المان حساس به گاز عمل می‌کند و با تغییر تابع کار فلز و نیمه رسانا، جریان حامل‌های درین-سورس را تغییر می‌دهد. این سنسورها به خاطر ارزانی و اندازه کوچک استفاده فراوانی دارند و عمدتا در تشخیص گاز هیدروژن از آن‌ها استفاده می‌شود.

سنسورهای گاز مقاومتی:

در سنسورهای گاز مقاومتی، لایه حساس از مواد مختلفی مانند اکسیدهای فلز نیم‌رسانا، کامپوزیت‌ها، نانو تیوب‌های کربنی، پلیمر و…، ساخته می‌شود. اساس کار آن‌ها به این صورت است که با قرار گرفتن در معرض گاز مورد نظر، مقاومتشان تغییر می‌کند. سنسورهای پلیمری حساسیت بالا ولی عمر کمی دارند. به همین خاطر استفاده‌های محدودی دارند اما سنسورهای مقاومتی اکسید فلزی، ارزان، با دوام و دارای حساسیت مناسب هستند. اما به خاطر دمای کاری بالا و انتخاب‌پذیری کم ( نسبت به گازهای محدودی حساس هستند)، استفاده فراوانی ندارند.

سنسورهای گاز مبتنی بر امواج صوتی:

در این سنسورها، لایه‌های حساس به گاز بر روی یک سطح پیزوالکتریک مانند کوارتز، ZnO و …، پوشیده شده‌اند. هنگامی که لایه‌های حساس سنسور، در محیط گاز مورد تست قرار گیرد، جذب گازهای مختلف توسط این لایه‌ها، سبب سنگین شدن لایه‌ها و کاهش فرکانس رزونانس می‌شود. بنابراین با محاسبه میزان تغییرات فرکانس، میزان غلظت گاز، مشخص می‌شود. تنوع گازهای قابل تشخیص توسط این سنسورها، بستگی به لایه‌های حساس استفاده شده دارد. با این حال اشکال عمده این سنسورها، مدارات پیچیده و فرکانس بالای راه‌اندازشان است.

سنسورهای گاز نوری:

در سنسورهای گاز نوری، لایه حساس، معمولا یک لایه پلیمری است. در مواجهه سنسور با گاز تست، پارامترهای نوری لایه، نظیر ضریب شکست، ضریب جذب و …، تغییر می‌کند. این نوع از سنسورها با کارایی بهینه، پاسخی سریع فراهم کرده و به گازهای زیادی حساسیت نشان می‌دهند. اما اشکال
عمده آن‌ها عمر کم‌شان است.

سنسورهای گاز الکترومکانیکی:

سنسورهای گاز الکترومکانیکی از دو الکترود، یکی به عنوان مرجع و دیگری به عنوان حس‌کننده، تشکیل شده‌اند و با لایه‌های نازک الکترولیت، جدا شده‌اند. این الکترودها از فلزات نجیب یا طلا ساخته شده اند که می‌توانند گاز تست را، کاتالیز کرده و بارها را از طریق الکترولیت در الکترودها جریان دهند. هنگامی که سنسور با گاز تست مواجه شود، گاز، اکسیده شده یا غلظت آن در محل الکترود حسگر، کاهش می‌یابد و جریان سنسور تغییر پیدا می‌کند. با محاسبه میزان تغییرات جریان، غلظت گاز مورد نظر بدست می‌آید. از این نوع حسگرها در سنسورهای اکسیژن خودرو استفاده می‌شود تا نسبت سوخت به اکسیژن موتور را تنظیم کنند.