Infrapunakaasuilmaisimien toimintaperiaate
Infrapunakaasuilmaisin on yleisesti käytetty kaasunilmaisinlaite, joka havaitsee kaasut mittaamalla kohdekaasujen absorptio-ominaisuudet infrapunaspektrialueella. Infrapunakaasuilmaisimien etuna on korkea tarkkuus, nopea vaste ja hyvä vakaus, ja niitä käytetään laajalti teollisuudessa ja ympäristön tarkkailussa.
Infrapunakaasuilmaisimen toimintaperiaate voidaan tiivistää seuraavasti: infrapunavalolähde tuottaa infrapunasäteen, joka havaitaan siirtämällä mitattu kaasu kaasukammiossa ja kulkee sitten infrapunasuodattimen läpi saavuttaakseen infrapunailmaisimen. Infrapunatunnistin muuntaa vastaanotetun infrapunavalosignaalin sähköiseksi signaaliksi, joka liittyy mitatun kaasun pitoisuuteen, ja vahvistaa ja prosessoi signaalin lopuksi pitoisuusarvon näyttämiseksi tai tulostamiseksi.
Infrapunakaasuilmaisimissa infrapunavalolähde on avainkomponentti. Yleisesti käytettyjä infrapunavalonlähteitä ovat lämpösäteilytyyppi ja puolijohdetyyppi. Lämpösäteilyn infrapunavalolähteet käyttävät tyypillisesti materiaaleja, kuten lämmityslankoja, emittereitä tai piikarbideja infrapunasäteilyn lähettämiseen vastuslämmityksen kautta. Puolijohde-infrapunavalonlähteet käyttävät tyypillisesti infrapunavalo-diodeja (IR LED) valonlähteinä, joiden etuna on alhainen teho ja pitkä käyttöikä.
Infrapunasuodattimen tehtävänä on selektiivisesti lähettää infrapunavaloa samalla kun se estää valoa muilta aallonpituuksilta. Testattavan kaasun ominaisuuksien ja tunnistusvaatimusten mukaan infrapunasuodattimia voidaan valita eri aallonpituuksilla. Infrapunatunnistimia käytetään vastaanottamaan suodattimien kautta lähetettyä infrapunavaloa ja muuttamaan infrapunavalosignaali sähkösignaaliksi myöhempää käsittelyä varten. Yleisesti käytettyjä infrapunailmaisimia on kahta tyyppiä: valonjohtavia ja lämpösähköisiä. Valojohtavissa infrapunailmaisimissa käytetään tyypillisesti materiaaleja, kuten HgCdTe, infrapunavalosignaalien muuntamiseen valosähköisen vaikutuksen kautta. Termosähköiset infrapunailmaisimet muuntavat signaalia mittaamalla infrapunavalosignaalien synnyttämiä lämpötilamuutoksia.
Infrapunakaasuilmaisinta käytettäessä ensimmäinen askel on varmistaa mitatun kaasun absorptio-ominaisuudet kohti infrapunavaloa. Infrapunavalon tiettyjen aallonpituuksien absorptioaste vaihtelee eri kaasujen välillä, joten sopivien suodattimien ja ilmaisimien valinta on ratkaisevan tärkeää. Toiseksi on tarpeen kalibroida infrapunakaasuilmaisin vastaavaan mitattuun kaasuun. Kalibrointiprosessin aikana on tarpeen tuottaa tunnetun pitoisuuden omaava kaasunäyte ja säätää instrumentin herkkyyttä ja aluetta näytteen tuottaman signaalin perusteella tunnistustulosten tarkkuuden varmistamiseksi.
Käytännön sovelluksissa infrapunakaasuilmaisimet on usein varustettu LCD-näytöillä tai digitaalisilla liitännöillä mittaustulosten intuitiivista näyttöä varten. Samalla voidaan myös tulostaa dataa tietojenkäsittelyjärjestelmään tallennusta ja analysointia varten kytkemällä se tietokoneeseen tai tiedonkeruulaitteeseen. Lisäksi jotkin edistyneet infrapunakaasuilmaisimet voidaan varustaa hälytyslaitteilla. Kun epänormaalit kaasupitoisuudet havaitaan, hälytys annetaan hyvissä ajoin turvallisuuden varmistamiseksi.
