Các loại cảm biến trong máy đo khí công nghiệp hiện nay

Cảm biến máy đo khí là gì?

Trong các thiết bị phát hiện khí độc, khí cháy nổ và khí thiếu oxy, cảm biến (sensor) là bộ phận quan trọng nhất quyết định độ chính xác của phép đo. Tùy thuộc vào loại khí cần phát hiện và môi trường sử dụng, nhà sản xuất sẽ lựa chọn các công nghệ sensor đo khí khác nhau.

Hiện nay, các dòng máy đo khí công nghiệp của SENKO và nhiều thương hiệu lớn trên thế giới thường sử dụng 5 loại cảm biến chính gồm: Electrochemical, Infrared (IR), PID, Catalytic Bead và Semiconductor.

1. Cảm biến điện hóa (Electrochemical Sensor)

Cảm biến điện hóa là loại sensor đo khí phổ biến nhất trong các máy đo khí cầm tay hiện nay.

Nguyên lý hoạt động

Khí mục tiêu đi qua màng lọc và phản ứng với điện cực bên trong cảm biến, tạo ra dòng điện tỷ lệ thuận với nồng độ khí.

Ưu điểm

• Độ chính xác cao.
• Tiêu thụ điện năng thấp.
• Phản hồi nhanh.
• Kích thước nhỏ gọn.

Ứng dụng

Được sử dụng để đo:

• Oxy (O₂)
• Carbon Monoxide (CO)
• Hydrogen Sulfide (H₂S)
• Sulfur Dioxide (SO₂)
• Nitrogen Dioxide (NO₂)
• Ammonia (NH₃)

Các dòng máy đo khí SENKO như MGT, SGT, SP2nd thường sử dụng công nghệ cảm biến điện hóa cho các loại khí độc.

2. Cảm biến hồng ngoại (Infrared – IR Sensor)

Cảm biến IR hoạt động dựa trên nguyên lý hấp thụ tia hồng ngoại của các phân tử khí.

Nguyên lý hoạt động

Mỗi loại khí sẽ hấp thụ tia hồng ngoại ở một bước sóng nhất định. Cảm biến phân tích mức độ hấp thụ này để xác định nồng độ khí.

Ưu điểm

• Độ ổn định cao.
• Tuổi thọ dài.
• Ít bị ảnh hưởng bởi môi trường.
• Không bị nhiễm độc cảm biến.

Ứng dụng

Thường dùng để đo:

• Carbon Dioxide (CO₂)
• Methane (CH₄)
• Hydrocarbon

Công nghệ này rất phù hợp cho hệ thống giám sát khí cố định trong nhà máy, kho chứa và khu vực sản xuất.

3. Cảm biến PID (Photoionization Detector)

PID là công nghệ cảm biến chuyên dùng để phát hiện các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC).

Nguyên lý hoạt động

Đèn UV bên trong cảm biến phát ra tia cực tím làm ion hóa các phân tử khí VOC. Dòng điện sinh ra được sử dụng để tính toán nồng độ khí.

Ưu điểm

• Độ nhạy cực cao.
• Phát hiện được VOC ở mức ppb hoặc ppm thấp.
• Phản hồi nhanh.

Ứng dụng

Được sử dụng trong:

• Nhà máy hóa chất.
• Nhà máy sơn.
• Công nghiệp dầu khí.
• Quan trắc môi trường.

Các loại khí VOC thường được phát hiện gồm:

• Benzene
• Toluene
• Xylene
• Acetone
• Formaldehyde

4. Cảm biến xúc tác nhiệt (Catalytic Bead Sensor)

Catalytic Bead là loại cảm biến truyền thống dùng để phát hiện khí cháy nổ.

Nguyên lý hoạt động

Khí cháy tiếp xúc với hạt xúc tác bên trong cảm biến và xảy ra phản ứng oxy hóa. Nhiệt lượng sinh ra làm thay đổi điện trở, từ đó xác định nồng độ khí.

Ưu điểm

• Giá thành hợp lý.
• Độ tin cậy cao.
• Phù hợp với nhiều loại khí cháy.

Ứng dụng

Đo các loại khí:

• Methane (CH₄)
• LPG
• Propane
• Butane
• Hydrogen (H₂)

Loại cảm biến này thường hiển thị kết quả theo đơn vị %LEL (Lower Explosive Limit).

5. Cảm biến bán dẫn (Semiconductor Sensor)

Cảm biến bán dẫn sử dụng vật liệu oxit kim loại để phát hiện sự thay đổi nồng độ khí trong môi trường.

Nguyên lý hoạt động

Khi khí tiếp xúc với bề mặt cảm biến, điện trở của vật liệu bán dẫn thay đổi. Hệ thống sẽ phân tích sự thay đổi này để xác định nồng độ khí.

Ưu điểm

• Giá thành thấp.
• Tuổi thọ dài.
• Có thể phát hiện nhiều loại khí.

Nhược điểm

• Độ chính xác thấp hơn cảm biến điện hóa.
• Dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm.

Ứng dụng

Thường được sử dụng trong:

• Máy dò khí dân dụng.
• Hệ thống cảnh báo rò rỉ gas.
• Thiết bị giám sát môi trường cơ bản.

Nên lựa chọn loại cảm biến máy đo khí nào?

Việc lựa chọn cảm biến máy đo khí phụ thuộc vào loại khí cần phát hiện và môi trường làm việc:

Loại cảm biến	Khí đo phù hợp
Electrochemical	O₂, CO, H₂S, NH₃, SO₂
IR	CO₂, CH₄
PID	VOC
Catalytic Bead	Khí cháy nổ
Semiconductor	Gas dân dụng, khí tổng hợp

Đối với môi trường công nghiệp yêu cầu độ chính xác cao, các dòng máy đo khí SENKO sử dụng cảm biến Electrochemical, IR và Catalytic Bead luôn là lựa chọn được nhiều doanh nghiệp tin dùng.

Kết luận

Hiểu rõ nguyên lý hoạt động của từng loại sensor đo khí sẽ giúp doanh nghiệp lựa chọn đúng thiết bị, đảm bảo an toàn lao động và tối ưu chi phí đầu tư. Hiện nay, các dòng máy đo khí SENKO đang ứng dụng nhiều công nghệ cảm biến tiên tiến nhằm đáp ứng nhu cầu giám sát khí độc, khí cháy nổ và khí oxy trong các ngành công nghiệp khác nhau.

Nội dung được tổng hợp từ tài liệu kỹ thuật Senko và kinh nghiệm triển khai thực tế của đội ngũ kỹ thuật Senko Detector Việt Nam.