Ждем ваших звонков: +7 (495) 125-15-24
25 апреля 2020
Каталитические датчики используются в промышленности уже почти 100 лет для детектирования взрывоопасных газов. Первый датчик был изобретен в 1923 году Джонсоном для измерения концентрации метана в шахте.
Большинство оксидов металлов обладают каталитическими свойствами. Смеси взрывоопасных газов не горят, пока их температура не достигнет точки воспламенения. Однако в присутствии определенных химических процессов газ начинают возгораться даже при низких температурах. Этот процесс получил название каталитического беспламенного горения. Датчик, работающий на этом принципе, называется каталитическим датчиком газа. Для измерения выходного сигнала датчиков применяется мост Уитстона (мостовая схема для измерения сопротивлений постоянному току).
Первоначально для производства каталитических датчиков использовали простую платиновую проволоку, завернутую в форму катушки. Она обеспечивала эффективный нагрев и хороший сигнал.
Однако, несмотря на превосходные свойства платины, она оказалась плохим катализатором для поджига углеводородных газов. Температура, необходимая для детектирования углеводородов, находится в диапазоне 900-1000С, но при этой температуре платина начинает испаряться, а ее сопротивление увеличиваться. Другая проблема была вызвана тем, что при 1000С платина становилась мягкой. Решение было найдено благодаря применению внешнего металлооксидного покрытия из платины, палладия или двуокиси тория. Такая конструкция сделала датчик прочным, стабильным и стойким к вибрации и ударам.
Сегодня вместо платиновых катушек используются микропластины для уменьшения потребляемой мощности. Современный датчик обычно содержит каталитическую поверхность, нанесенную на нагревательную пластину с платиновым резистором, которая нагревает катализатор до очень высокой температуры, при которой происходит поджиг любого взрывоопасного газа. Концентрация газа измеряется посредством контроля изменения сопротивления на платиновом резисторе, возникающем благодаря увеличению температуры.
Следующий этап в развитии каталитических датчиков связан с модернизацией микропластины, в результате чего появилась новая технология производства MEMS датчиков газа. Такие датчики отличаются значительно меньшей мощностью потребления и чувствительностью 2,4 мВ/% в диапазоне 50% LEL метана.
