Imagine um dispositivo que pode "ver" as ameaças invisíveis à sua volta. Os sensores de gás fazem exatamente isso - detectam gases nocivos no ambiente e convertem as suas concentrações em sinais legíveis. Este artigo explora os diferentes tipos de sensores de gás, de termopilha a infravermelho, e orienta-o na seleção do certo para as suas necessidades. Mergulhe para saber como esses sensores funcionam e quais fatores considerar ao escolher um, garantindo segurança e eficiência em várias aplicações.
Um sensor de gás é um tipo de conversor que transforma a fração volumétrica de um determinado gás num sinal elétrico correspondente.
A sonda condiciona a amostra de gás através do sensor de gás, envolvendo normalmente a remoção de impurezas e gases interferentes, bem como o tratamento de secagem ou arrefecimento da parte do ecrã do instrumento.
É um dispositivo que converte informações sobre componentes de gás, concentração e outros dados em informações que podem ser utilizadas por pessoal, instrumentos, computadores e muito mais!
Os sensores de gás são geralmente classificados como um tipo de sensor químico, embora esta classificação possa não ser totalmente científica.
Os tipos de sensores de gás são os seguintes
1. Sensor de gás de termopilha
O sensor de gás de termopilha é um dos primeiros sensores de gás desenvolvidos, capaz de detetar vários gases, como o dióxido de carbono, o metano, o oxigénio, etc.
É constituído por uma sonda de termopilha e uma placa de circuitos; a sonda de termopilha detecta a concentração de gás e a placa de circuitos transmite estes sinais ao visor para que o utilizador possa visualizar os resultados da deteção.
2. Sensor ótico de gás
O sensor ótico de gás é um dos mais recentes sensores de gás, também capaz de detetar vários gases, como o dióxido de carbono, o metano, o oxigénio, etc.
O sensor ótico inclui uma sonda ótica e uma placa de circuitos; a sonda ótica detecta a concentração de gás, transmitindo sinais à placa de circuitos para que o utilizador possa visualizar os resultados da deteção.
3. Sensor eletroquímico de gás
O sensor eletroquímico de gás é um tipo comum de sensor de gás que pode detetar vários gases, como o dióxido de carbono, o metano, o oxigénio, etc.
É constituída por uma sonda eletroquímica e uma placa de circuitos; a sonda eletroquímica detecta a concentração de gás e a placa de circuitos transmite estes sinais ao visor para que os utilizadores possam examinar os resultados da deteção.
4. Sensor de gás metálico
O sensor de gás metálico é outro tipo comum de sensor de gás, capaz de detetar vários gases, como o dióxido de carbono, o metano, o oxigénio, etc.
É composto por uma sonda metálica e uma placa de circuitos; a sonda metálica detecta a concentração de gás e a placa de circuitos transmite estes sinais ao visor para que os utilizadores possam visualizar os resultados da deteção.
5. Sensor de gás por infravermelhos
O sensor de gás por infravermelhos é um novo tipo de sensor de gás, capaz de detetar vários gases, como o dióxido de carbono, o metano, o oxigénio, etc.
É composto por uma sonda de infravermelhos e uma placa de circuitos; a sonda de infravermelhos detecta a concentração de gás e a placa de circuitos transmite estes sinais ao visor para que o utilizador possa visualizar os resultados da deteção.
Um sensor de gás é um dispositivo que converte a fração volumétrica de um determinado gás num sinal elétrico correspondente. Segue-se uma introdução detalhada aos princípios da seleção de sensores de gás.
1. Determinação do tipo de sensor com base no objeto de medição e no ambiente
Para uma tarefa de medição específica, é necessário considerar primeiro qual o tipo de sensor de gás a utilizar, o que só pode ser determinado após a análise de vários factores. Mesmo quando se mede a mesma quantidade física, existem vários tipos de sensores à escolha.
A adequação de um sensor depende das características do objeto medido e das condições de utilização do sensor, incluindo factores como a dimensão da gama, os requisitos de volume do sensor no local de medição, se a medição é com ou sem contacto, o método de saída do sinal, a fonte do sensor e o custo.
Depois de considerar estes factores, é possível determinar o tipo de sensor a utilizar e, em seguida, considerar os seus indicadores de desempenho específicos.
2. Escolher a sensibilidade
Geralmente, dentro da gama linear de um sensor, é preferível uma sensibilidade mais elevada. Uma sensibilidade elevada resulta em sinais de saída maiores correspondentes a alterações na variável medida, o que facilita o processamento do sinal.
No entanto, um sensor com elevada sensibilidade pode também captar facilmente ruído não relacionado com a medição, que pode ser amplificado e afetar a precisão da medição. Por conseguinte, o sensor deve ter uma elevada relação sinal/ruído para minimizar as perturbações do mundo exterior.
A sensibilidade de um sensor é direcional. Se o objeto medido for uma quantidade unidirecional e a sua direccionalidade for importante, deve ser escolhido um sensor com baixa sensibilidade noutras direcções.
Se o objeto medido for um vetor multidimensional, é preferível um sensor com uma sensibilidade cruzada menor.
3. Características de resposta em frequência
As características da resposta em frequência de um sensor determinam a gama de frequências da medição. O sensor deve manter as condições de medição sem distorções dentro da gama de frequências admissível.
Na prática, a resposta do sensor tem sempre um atraso, e é desejável que este atraso seja o mais curto possível. Um sensor com uma resposta de alta frequência pode medir uma ampla gama de frequências de sinal.
Devido às características estruturais dos sistemas mecânicos, que têm frequentemente uma grande inércia, os sensores de baixa frequência são mais adequados para medir sinais de baixa frequência.
Nas medições dinâmicas, as características da resposta devem corresponder às características do sinal (estado estacionário, transiente, aleatório, etc.) para evitar erros excessivos.
4. Gama linear
A gama linear de um sensor refere-se à gama em que a saída é proporcional à entrada. Teoricamente, dentro deste intervalo, a sensibilidade mantém-se constante. Uma gama linear mais ampla indica uma gama de medição maior e assegura uma certa precisão de medição.
Ao selecionar um sensor, deve verificar-se primeiro se a sua gama cumpre os requisitos, uma vez determinado o seu tipo.
No entanto, na realidade, nenhum sensor pode garantir uma linearidade excelente, e a linearidade é relativa.
Quando a precisão de medição exigida é relativamente baixa, dentro de um determinado intervalo, os sensores com pequenos erros não lineares podem ser aproximados como lineares, o que simplifica muito o processo de medição.
5. Estabilidade
A estabilidade refere-se à capacidade de um sensor manter o seu desempenho inalterado após um período de utilização.
Os factores que afectam a estabilidade a longo prazo de um sensor incluem não só a própria estrutura do sensor, mas também o seu ambiente de utilização. Por conseguinte, um sensor de gás deve ter uma forte adaptabilidade ambiental para garantir uma boa estabilidade.
Antes de escolher um sensor, deve investigar-se o seu ambiente de funcionamento e escolher um sensor adequado ou tomar medidas apropriadas para reduzir as influências ambientais com base nesse ambiente. A estabilidade de um sensor tem indicadores quantitativos.
Após exceder o período de utilização, o sensor deve ser recalibrado antes de ser utilizado para determinar se o seu desempenho foi alterado.
Em situações em que o sensor tem de ser utilizado durante muito tempo e não pode ser facilmente substituído ou calibrado, o sensor selecionado deve ter requisitos de estabilidade mais rigorosos e ser capaz de suportar testes a longo prazo.
6. Exatidão
A precisão é um importante indicador de desempenho de um sensor e um fator crítico que afecta a precisão da medição de todo o sistema de medição. Quanto maior for a exatidão do sensor, mais caro será o seu preço.
Por conseguinte, a precisão do sensor só precisa de satisfazer os requisitos de precisão de todo o sistema de medição, não sendo necessário escolher uma precisão excessivamente elevada.
Desta forma, é possível escolher um sensor mais barato e mais simples de entre muitos sensores que podem cumprir o mesmo objetivo de medição.
Se o objetivo da medição for a análise qualitativa, deve ser escolhido um sensor com elevada repetibilidade, não sendo necessário escolher um sensor com excelente precisão quantitativa.
Se o objetivo for a análise quantitativa e forem necessários valores de medição precisos, deve ser escolhido um sensor com um nível de precisão que satisfaça os requisitos.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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