GAS GAUGES

GAS GAUGES

این دستگاه به‌عنوان ابزاری کلیدی برای  اندازه‌گیری دقیق غلظت و درصد خلوص اکسیژن (O₂)  در محیط‌های گوناگون طراحی شده و نقش حیاتی در تضمین کیفیت، ایمنی و بهره‌وری فرآیندها ایفا می‌کند. کاربردهای اصلی آن در حوزه‌های صنایع پزشکی، غواصی، فرآیندهای شیمیایی و صنایع سنگین متمرکز است، جایی که کنترل دقیق سطح اکسیژن مطابق با  استانداردهای بین‌المللی (مانند ISO 8502 و NFPA 99)  الزامی است. 

کاربردهای استراتژیک

– حوزه پزشکی: 

  این دستگاه با پایش پیوسته گازهای پزشکی (مانند اکسیژن درمانی) ، از انطباق غلظت اکسیژن تحویلی به بیماران با مقادیر تجویزشده اطمینان حاصل می‌کند. این فرآیند نه‌تنها اثربخشی درمان را افزایش می‌دهد، بلکه از عوارض ناشی از تنفس گازهای ناخالص یا غلظت‌های نامتعارف اکسیژن جلوگیری می‌نماید. 

– صنایع سنگین و فرآیندهای تولیدی: 

  در فرآیندهایی نظیر جوشکاری پلاسما، برش لیزر فلزات، سنتز مواد شیمیایی و سیستم‌های احتراق کنترل‌شده، انحراف جزئی از سطح بهینه اکسیژن می‌تواند به کاهش کیفیت محصول، افزایش ضایعات یا ایجاد شرایط خطرناک منجر شود. این دستگاه با ارائه داده‌های آنالیتیک در لحظه، امکان بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی و کاهش ریسک حوادث شغلی را فراهم می‌سازد. 

– محیط‌های غواصی و اکتشافی: 

  در این حوزه، دستگاه با نظارت بر ترکیب گازهای تنفسی، از تناسب اکسیژن با عمق و فشار آب اطمینان حاصل کرده و خطرات ناشی از مسمومیت با اکسیژن (Oxygen Toxicity) یا هیپوکسی را خنثی می‌کند. با بهره‌گیری از این فناوری، سازمان‌ها قادر به کاهش هزینه‌های عملیاتی، افزایش بهره‌وری و رعایت پروتکل‌های ایمنی پیشرفته خواهند بود.

فن آوری های حسگر

 

1. حسگر ترمو-پارامغناطیس   

حسگر ترمو-پارامغناطیس با تلفیق دو روش  هدایت حرارتی  و  پارامغناطیس ، امکان اندازهگیری دقیق غلظت اکسیژن در گازهای فرآیندی را فراهم میکند. اکسیژن به عنوان یک گاز پارامغناطیس، تحت تأثیر میدان های مغناطیسی قرار گرفته و به سمت آنها جذب میشود. این ویژگی منحصربه فرد، پایه ی اصلی طراحی حسگرهایی است که برای سنجش اکسیژن در محیط های گازی متنوع به کار میروند. 

مکانیزم عملکرد حسگر ترمو-پارامغناطیس:

حساسیت مغناطیسی اکسیژن به صورت معکوس با تغییر دما ارتباط دارد. در این فناوری، آنالایزر مجهز به یک محفظه ی اندازه گیری با دمای کنترل شده  و یک میدان مغناطیسی قوی است که با ایجاد جریان گاز اکسیژن (معروف به «باد مغناطیسی») بین دو ترمیستور، انتقال حرارت بین آنها را تنظیم میکند. این جریان، با جذب گرمای ترمیستورها، تغییر مقاومت الکتریکی آنها را به دنبال دارد. سیگنال خروجی حاصل از این تغییر مقاومت، مستقیماً با غلظت اکسیژن در گاز نمونه متناسب است. 

مزایای کلیدی حسگر ترمو-پارامغناطیس:

– عدم نیاز به قطعات متحرک یا مواد مصرفی: کاهش هزینه های عملیاتی و نگهداری. 

– کالیبراسیون اختصاصی: دقت بالا در محدوده ی اندازه گیری تعیین شده. 

– مقاومت شیمیایی: سازگاری با گازهای خورنده و شرایط فرآیندی دشوار. 

– پایداری اندازه گیری: ارائه ی نتایج پایدار و تکرارپذیر در بلند مدت. 

– نسبت قیمت به عملکرد مطلوب: بهره وری اقتصادی همراه با کارایی فنی. 

– طراحی فشرده و ایمن: مناسب برای نصب در محیط های خطرناک یا با محدودیت فضایی. 

– دوره ی کالیبراسیون طولانی: تا ۶ ماه بدون نیاز به تنظیم مجدد. 

این فناوری با ترکیب اصول ترمودینامیکی و مغناطیسی، به عنوان یک راهکار دقیق، پایدار و مقرون به صرفه در صنایع شیمیایی، پتروشیمی و کنترل فرآیندها شناخته میشود.

 2. حسگرهای مبتنی بر اکسید زیرکونیوم

حسگرهای اکسید زیرکونیوم بر پایه ی اصل سلول الکتروشیمیایی حالت جامد  عمل میکنند. در این فناوری، لایه ای از اکسید زیرکونیوم تثبیت شده با ایتریا در دمای  600 تا 700 درجه سانتیگراد  فعال شده و به یونهای اکسیژن اجازه میدهد از ناحیه ی با غلظت بالاتر به ناحیه ی با غلظت پایین تر مهاجرت کنند. این حرکت یونی، منجر به ایجاد  نیروی محرکه الکتریکی (EMF)  میشود که مستقیماً برای تعیین غلظت اکسیژن در گاز مورد تحلیل به کار میرود. 

 مکانیزم عملکردحسگرهای مبتنی بر اکسید زیرکونیوم:  

اختلاف غلظت اکسیژن در دو سوی لایه ی زیرکونیوم، با تولید ولتاژ متناسب، امکان اندازه گیری طیف گستردهای از  100٪ تا کمتر از 1ppm (قسمت در میلیون)  را فراهم میکند.

چهار مدل حسگر بر پایه ی این فناوری : 
– سنسور مرجع فلزی مهر و موم شده (MSRS)
– زیرکونیای هوای مرجع
– مینی زیرکونیوم
– سنسور پمپ میکرو یونی (MIPS)

مزایای سنسور مرجع فلزی مهر و مومشده (MSRS):
– امکان سنجش اکسیژن در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی
– قابلیت اندازه گیری در محیط های حاوی هلیوم خالص
– پاسخ دهی سریع و بازیابی پایدار از سطح هوای محیط تا  0ppm  اکسیژن. 
– نیازمند تنها  یک گاز کالیبراسیون  برای تنظیم اولیه. 

مزایای زیرکونیای هوای مرجع
 
– زمان پاسخگویی کوتاه  به تغییرات غلظت اکسیژن. 
– انعطاف پذیری بالا در  کاربردهای چندمنظوره   
– هزینه ی مقرون به صرفه  همراه با نگهداری آسان. 
– امکان کالیبراسیون سریع و بدون پیچیدگی. 
– پوشش محدوده ی اندازهگیری 1ppm تا 25%  یا 0 تا 96% .  

مزایای مینی زیرکونیوم:
– کاهش زمان پاسخ به کمتر از 10 ثانیه   (از سطح هوای محیط تا محدوده ی ppm). 
– عمر عملیاتی طولانی تا ۳ تا ۵ سال. 
– حداقل تداخل با سایر گازهای موجود در محیط. 
– وابستگی کم سیگنال سنسور به تغییرات دما. 
– دقت بالا در محدوده ی 0 تا 50ppm. 

مزایای سنسور پمپ میکرو یونی (MIPS):
  
– نصب و بهره برداری آسان  بدون نیاز به دانش فنی پیچیده.
 – پشتیبانی از کالیبراسیون نیمه خودکار  با استفاده از هوا یا گازهای استاندارد. 
– زمان گرمایش کوتاه نسبت به سایر حسگرهای زیرکونیومی. 
– پوشش محدوده ی اندازهگیری  0.5 تا 25%  یا  0.5 تا 100% 

  این حسگرها با بهره گیری از فناوری پیشرفته ی الکتروشیمیایی، به عنوان راهکاری  دقیق، سریع و بادوام  در صنایعی همچون پتروشیمی، تولید انرژی، کنترل احتراق و مانیتورینگ محیطی کاربرد گستردهای دارند.

3. حسگرهای الکتروشیمیایی

حسگرهای گالوانیک با بهره گیری از چهار جزء اصلی شامل  غشاء نفوذپذیر ،  الکترولیت انتقال دهنده ی الکترون ،  آند سربی  و  کاتد  طراحی شده اند. با تماس گاز نمونه با حسگر، مولکول های اکسیژن از طریق غشاء به داخل حسگر منتشر میشوند و در تماس با الکترولیت، واکنش الکتروشیمیایی در کاتد ایجاد کرده و جریان الکتریکی تولید میکنند.  شدت جریان و سیگنال خروجی  مستقیماً با غلظت اکسیژن موجود در گاز نمونه متناسب است. 

انواع حسگرهای الکتروشیمیایی

برای پوشش نیازهای متنوع صنعتی، انواع حسگرها با قابلیت های مهندسی شده جهت  بهینه سازی عملکرد  و  افزایش طول عمر  در محدوده های اندازه گیری خاص توسعه یافته اند: 

– حسگرهای Pico-Ion و MS:  ویژه ی اندازه گیری اکسیژن در محدودهی  قطعات در میلیارد (ppb)  
– حسگرهای XLT:  مناسب برای محیط های حاوی  پسزمینه ی CO  یا  گازهای اسیدی
– حسگرهای H:  طراحی شده برای کاربرد در محیط های غنی از  هیدروژن (H₂)  یا  هلیوم (He)

مزایای کلیدی حسگرهای الکتروشیمیایی:   

– محدوده ی اندازهگیری گسترده:  از  0 تا 50ppb  تا  0 تا 100%  اکسیژن. 
– اقتصادی بودن:  هزینه ی خرید و نگهداری پایین. 
– ابعاد جمع وجور و مصرف انرژی کم:  مناسب برای سیستم های پرتابل یا با محدودیت فضایی. 
– کاربری ساده:  کالیبراسیون آسان (عموماً با هوای محیط). 
– عملکرد ایمن در محیط های انفجاری:  توانایی اندازه گیری اکسیژن در حضور  هیدروکربن ها  یا  گازهای قابل اشتعال  مانند هیدروژن. 

حسگرهای سرامیکی الکتروشیمیایی حالت جامد

این حسگرها بر اساس مکانیزمی مشابه نمونه های گالوانیک عمل میکنند، اما با بهره گیری از  ساختار سرامیکی پیشرفته ، از  مقاومت شیمیایی بالا  و  عمر عملیاتی طولانی تر  برخوردارند. این ویژگی ها آنها را به گزینه ای ایده آل برای محیط های خورنده یا با شرایط فرآیندی سخت تبدیل میکند. حسگرهای الکتروشیمیایی با ترکیب  دقت بالا،  انعطاف پذیری در کاربرد  و  پایداری بلندمدت ، در صنایعی همچون  مانیتورینگ محیطی ،  کنترل فرآیندهای شیمیایی  و  سامانه های ایمنی گازی  جایگاه ویژه ای دارند.

اقدامات احتیاطی و دستورالعمل های ایمنی
  

 نمادهای هشدار در راهنمای کاربری 

–  ⚠  نماد احتیاط:  این نشانگر در سراسر دفترچه راهنما برای هشدار به کاربر درباره  رعایت دستورالعمل های ایمنی  یا  پروتکل های توصیه شده  به منظور پیشگیری از آسیب به دستگاه یا کاربر استفاده شده است. 

–  ☠  نماد خطر جانی: این نماد برای شناسایی  موقعیت های خطرناک و تهدیدکننده ی حیات  مانند وجود  ولتاژهای کشنده  یا شرایط اضطراری به کار میرود. 

دستورالعمل ها را دنبال کنید: تمام اقدامات احتیاطی و دستورالعمل های عملیاتی را رعایت کنید. عدم انجام این کار ممکن است منجر به آسیب شخصی یا آسیب به آنالایزر شود.

دستورالعملهای کلی عملیاتی

  1. پیروی از پروتکلهای ایمنی:
    رعایت دقیق تمامی دستورالعمل های اجرایی  و  اقدامات احتیاطی  ذکرشده در این راهنما الزامی است.  عدم توجه به این هشدارها  ممکن است منجر به  آسیب جسمانی کاربر، خرابی دستگاه  یا  اختلال در عملکرد آنالایزر  شود. 
  2. محدودهی دمای مجاز:

– حداکثر دمای مجاز برای عملکرد ایمن دستگاه: ۴۵ درجه سانتیگراد
– دستگاه را از منابع حرارتی مانند سامانه های گرمایشی، تابش مستقیم خورشید یا تجهیزات گرم شونده  دور نگه دارید. 

   3.پیشگیری از نفوذ مایعات و اجسام خارجی:
– دستگاه ضد آب نیست  و هرگونه تماس با مایعات (شامل ریختن آب، نفوذ باران یا رطوبت شدید) موجب آسیب جدی میشود.
 – از ورود ذرات جامد،  گردوغبار متراکم  یا  اجسام فلزی  به داخل محفظه ی دستگاه جلوگیری کنید. 

   4. پروتکل جابجایی ایمن:
– از اعمال  نیروی فیزیکی اضافی  بر کلیدها، پنل های کنترلی یا درگاه های اتصال خودداری کنید. 
– پیش از جابجایی دستگاه،  کابل برق  و  همه ی اتصالات جانبی  را به طور کامل جدا نمایید. 

   5. فرآیند تمیزکاری:
 
– تنها از روشهای توصیه شده توسط سازنده برای تمیزکردن دستگاه استفاده کنید.
– سطح خارجی آنالایزر را با یک پارچه ی نرم و مرطوب (بدون مواد شیمیایی) پاک کرده و بلافاصله با پارچهی خشک، رطوبت زدایی کنید.
– استفاده از حلالها، اسپری های تمیزکننده یا مواد ساینده  ممنوع است. 

 رعایت این دستورالعمل ها نه تنها  عمر مفید دستگاه را افزایش میدهد، بلکه امنیت کاربر و دقت نتایج تحلیلی را تضمین میکند. در صورت مواجهه با شرایط غیرعادی، بلافاصله دستگاه را خاموش کرده و با پشتیبانی فنی تماس بگیرید.