Imagine um dispositivo que possa "ver" as ameaças invisíveis ao seu redor. Os sensores de gás fazem exatamente isso - detectam gases nocivos no ambiente e convertem suas concentrações em sinais legíveis. Este artigo explora os diferentes tipos de sensores de gás, de termopilha a infravermelho, e o orienta na escolha do mais adequado às suas necessidades. Mergulhe para saber como esses sensores funcionam e quais fatores devem ser considerados 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 em um sinal elétrico correspondente.
A sonda condiciona a amostra de gás através do sensor de gás, geralmente envolvendo a remoção de impurezas e gases interferentes, bem como o tratamento de secagem ou resfriamento da parte do visor do instrumento.
É um dispositivo que converte informações de 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 essa classificação possa não ser totalmente científica.
Veja a seguir os tipos de sensores de gás:
1. Sensor de gás de termopilha
O sensor de gás de termopilha é um dos primeiros sensores de gás desenvolvidos, capaz de detectar vários gases, como dióxido de carbono, metano, oxigênio, etc.
Ele consiste em uma sonda de termopilha e uma placa de circuito; a sonda de termopilha detecta a concentração de gás e a placa de circuito transmite esses sinais para o visor para que o usuário visualize os resultados da detecção.
2. Sensor óptico de gás
O sensor óptico de gás é um dos mais novos sensores de gás, também capaz de detectar vários gases, como dióxido de carbono, metano, oxigênio, etc.
O sensor óptico é composto por uma sonda óptica e uma placa de circuito; a sonda óptica detecta a concentração de gás, transmitindo sinais à placa de circuito para que o usuário visualize os resultados da detecção.
3. Sensor eletroquímico de gás
O sensor eletroquímico de gás é um tipo comum de sensor de gás que pode detectar vários gases, como dióxido de carbono, metano, oxigênio, etc.
Ele consiste em uma sonda eletroquímica e uma placa de circuito; a sonda eletroquímica detecta a concentração de gás e a placa de circuito transmite esses sinais para o visor para que os usuários examinem os resultados da detecção.
4. Sensor de gás metálico
O sensor de gás metálico é outro tipo comum de sensor de gás, capaz de detectar vários gases, como dióxido de carbono, metano, oxigênio etc.
Ele é composto por uma sonda de metal e uma placa de circuito; a sonda de metal detecta a concentração de gás e a placa de circuito transmite esses sinais para o visor para que os usuários visualizem os resultados da detecção.
5. Sensor de gás infravermelho
O sensor de gás infravermelho é um novo tipo de sensor de gás, capaz de detectar vários gases, como dióxido de carbono, metano, oxigênio, etc.
Consiste em uma sonda de infravermelho e uma placa de circuito; a sonda de infravermelho detecta a concentração de gás e a placa de circuito transmite esses sinais ao visor para que o usuário visualize os resultados da detecção.
Um sensor de gás é um dispositivo que converte a fração volumétrica de um determinado gás em um sinal elétrico correspondente. A seguir, apresentamos 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 preciso primeiro considerar o tipo de sensor de gás a ser usado, o que só pode ser determinado após a análise de vários fatores. Mesmo ao medir a mesma quantidade física, há vários tipos de sensores para escolher.
A adequação de um sensor depende das características do objeto medido e das condições de uso do sensor, incluindo fatores como o tamanho da faixa, os requisitos de volume do sensor no local de medição, se a medição é com ou sem contato, o método de saída de sinal, a fonte do sensor e o custo.
Depois de considerar esses fatores, é possível determinar o tipo de sensor a ser usado e, em seguida, considerar seus indicadores de desempenho específicos.
2. Escolhendo a sensibilidade
Em geral, dentro da faixa linear de um sensor, a sensibilidade mais alta é a preferida. A alta sensibilidade resulta em sinais de saída maiores correspondentes às alterações na variável medida, o que facilita o processamento do sinal.
Entretanto, um sensor com alta sensibilidade também pode captar facilmente ruídos não relacionados à medição, que podem ser amplificados e afetar a precisão da medição. Portanto, o sensor deve ter uma alta relação sinal-ruído para minimizar os distúrbios do mundo externo.
A sensibilidade de um sensor é direcional. Se o objeto medido for uma quantidade unidirecional e sua direcionalidade for importante, deverá ser escolhido um sensor com baixa sensibilidade em outras direções.
Se o objeto medido for um vetor multidimensional, é preferível um sensor com uma sensibilidade cruzada menor.
3. Características de resposta de frequência
As características de resposta de frequência de um sensor determinam a faixa de frequência da medição. Ele deve manter as condições de medição sem distorções dentro da faixa de frequência permitida.
Na prática, a resposta do sensor sempre tem um atraso, e é desejável que esse atraso seja o mais curto possível. Um sensor com uma resposta de alta frequência pode medir uma ampla faixa de frequências de sinal.
Devido às características estruturais dos sistemas mecânicos, que geralmente têm grande inércia, os sensores de baixa frequência são mais adequados para medir sinais de baixa frequência.
Em medições dinâmicas, as características de resposta devem corresponder às características do sinal (estado estável, transiente, aleatório etc.) para evitar erros excessivos.
4. Faixa linear
A faixa linear de um sensor refere-se à faixa na qual a saída é proporcional à entrada. Teoricamente, dentro dessa faixa, a sensibilidade permanece constante. Uma faixa linear mais ampla indica uma faixa de medição maior e garante uma certa precisão de medição.
Ao selecionar um sensor, deve-se primeiro verificar se sua faixa atende aos requisitos, uma vez que seu tipo tenha sido determinado.
Entretanto, na realidade, nenhum sensor pode garantir uma linearidade excelente, e a linearidade é relativa.
Quando a precisão de medição necessária é relativamente baixa, dentro de uma determinada faixa, 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 de manter seu desempenho inalterado após um período de uso.
Os fatores que afetam a estabilidade de longo prazo de um sensor incluem não apenas a própria estrutura do sensor, mas também seu ambiente de uso. Portanto, um sensor de gás deve ter uma forte adaptabilidade ambiental para garantir uma boa estabilidade.
Antes de escolher um sensor, é preciso investigar seu ambiente operacional e escolher um sensor adequado ou tomar as medidas apropriadas para reduzir as influências ambientais com base nesse ambiente. A estabilidade de um sensor tem indicadores quantitativos.
Após exceder o período de uso, o sensor deve ser recalibrado antes do uso para determinar se o desempenho foi alterado.
Em situações em que o sensor precisa ser usado por um longo período e não pode ser facilmente substituído ou calibrado, o sensor selecionado deve ter requisitos de estabilidade mais rigorosos e ser capaz de suportar testes de longo prazo.
6. Precisão
A precisão é um importante indicador de desempenho de um sensor e um fator crítico que afeta a precisão da medição de todo o sistema de medição. Quanto maior for a precisão do sensor, mais caro ele será.
Portanto, a precisão do sensor só precisa atender aos requisitos de precisão de todo o sistema de medição, e não há necessidade de escolher uma precisão excessivamente alta.
Dessa forma, é possível escolher um sensor mais barato e mais simples entre muitos sensores que podem atender à mesma finalidade de medição.
Se o objetivo da medição for a análise qualitativa, deverá ser escolhido um sensor com alta repetibilidade, e não há necessidade de escolher um com excelente precisão quantitativa.
Se o objetivo for a análise quantitativa e forem necessários valores de medição precisos, deverá ser escolhido um sensor com um nível de precisão que atenda aos requisitos.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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