سنسور گاز کاتالیتیک (Catalytic Bead Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور گاز کاتالیتیک (Catalytic Bead Sensor) :
سنسور گاز کاتالیتیک (که به آن پلیستور - Pellistor نیز گفته می شود) برای تشخیص گازهای قابل اشتعال (هیدروکربن ها، هیدروژن و ...) در غلظت های زیر حد پایین انفجار (LEL - Lower Explosive Limit) استفاده می شود. این سنسورها در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی برای هشدار نشت گاز و جلوگیری از انفجار حیاتی هستند. اصل کار بر اساس اکسیداسیون کاتالیزوری گاز قابل اشتعال روی یک سطح گرم شده و اندازه گیری گرمای تولید شده است.
یک سنسور پلیستور معمولا از دو المان تشکیل شده است: یک المان حسگر (حاوی کاتالیست) و یک المان مرجع (غیرفعال، بدون کاتالیست). هر دو المان شامل یک سیم پیچ پلاتینی بسیار نازک هستند که درون یک دانه (بید) از مواد سرامیکی (مانند آلومینا) قرار گرفته است. سیم پیچ پلاتینی هم به عنوان گرم کننده (تا دمای ~۴۵۰-۵۰۰ درجه سلسیوس) و هم به عنوان سنسور دما عمل می کند. المان حسگر با یک لایه کاتالیست (مانند پالادیوم یا پلاتین) پوشانده شده است، در حالی که المان مرجع فاقد آن است (یا با ماده ای غیرفعال پوشانده شده).
در حضور گاز قابل اشتعال، مولکول های گاز روی سطح گرم کاتالیست اکسید شده و گرما آزاد می کنند. این گرمای اضافی باعث افزایش دمای المان حسگر (و در نتیجه افزایش مقاومت سیم پیچ پلاتینی آن) می شود. المان مرجع (که کاتالیست ندارد) این واکنش را انجام نمی دهد و دمایش ثابت می ماند. دو المان در دو شاخه یک پل وتستون قرار می گیرند. افزایش مقاومت المان حسگر باعث عدم تعادل پل می شود و یک ولتاژ خروجی متناسب با غلظت گاز (تا LEL) تولید می کند.
مزایا:
پاسخ خطی به غلظت گازهای قابل اشتعال.
ساختار ساده و نسبتا ارزان.
مناسب برای طیف وسیعی از گازهای هیدروکربنی.
معایب:
نیاز به اکسیژن برای واکنش (در محیط های بدون اکسیژن کار نمی کند).
ممکن است توسط ترکیبات خاص (مانند گوگرد، سیلیکون) مسموم شده و از کار بیفتد.
مصرف توان بالا (به دلیل گرم کننده).
در غلظت های بالای گاز (بالای LEL) ممکن است اشباع شده یا آسیب ببیند.
\[ \Delta R \propto \Delta T \propto [Gas] \]کاربردها: آشکارسازهای نشت گاز قابل اشتعال در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، پالایشگاه ها، معادن زغال سنگ (تشخیص گاز متان - CH₄)، و پارکینگ ها (تشخیص نشت گاز طبیعی).
