Многие, возможно, когда-нибудь видели взрывобезопасную лампу и знают что-либо о ее использовании в качестве детектора метана в подземных угольных шахтах и канализационных коллекторах. Это устройство, изначально задуманное как источник света, может использоваться также для оценки уровня горючих газов с точностью до 25 - 50%, в зависимости от опыта, тренировки, возраста, цветовосприятия и т.д. Современные детекторы горючих газов должны быть более точными, надежными и стабильными. Несмотря на то, что были предприняты многочисленные попытки устранить субъективность, присущую методу измерения с помощью этой лампы (например, за счет использования датчика температуры воспламенения), теперь она почти целиком вытеснена современными электронными приборами.
Тем не менее, наиболее часто используемое на сегодняшний день устройство, каталитический детектор, в некотором смысле является современной разработкой более ранней взрывобезопасной лампы, поскольку в его основе лежит принцип горения газа и его превращения в углекислый газ и воду.
Каталитический датчик
Почти все современные недорогие датчики для обнаружения горючих газов относятся к электрокаталитическому типу. Они состоят из миниатюрного чувствительного элемента, иногда называемого также шариком, "пеллистором" (Pellistor) или "сигистором" (Siegistor). Последние два являются зарегистрированными торговыми марками серийных устройств. Они изготовлены из электроподогреваемой катушки с платиновой проволокой, на которую сначала нанесена керамическая подложка, например, оксид алюминия, а затем кроющая наружная оболочка из палладиевого или родиевого катализатора, распыленного на подложку из окиси тория. Тут кстати можно купить
детектор горючих газов недорого.
Действие этого типа датчика основано на том, что при прохождении горючего газа/воздушной смеси по поверхности катализатора возникает горение, и выделяющееся тепло повышает температуру шарика. Это, в свою очередь, ведет к изменению сопротивления платиновой катушки, которое можно измерить, если использовать катушку в качестве температурного датчика в стандартной цепи с измерительным мостом. Изменение сопротивления находится в прямой зависимости от концентрации газа в окружающей среде, его можно отобразить на измерительном инструменте или индикаторе.
Выход датчика
Чтобы обеспечить стабильность температуры в меняющихся окружающих условиях, в лучших каталитических датчиках используются термически согласованные шарики. Они расположены на противоположных участках электрической цепи с мостом для измерения сопротивления, где "чувствительный" датчик реагирует на любой присутствующий горючий газ в отличие от сбалансированного пассивного, или нечувствительного, датчика. Пассивное функционирование достигается или за счет покрытия шарика тонким слоем стекла, или за счет деактивированного катализатора. Таким образом, он действует лишь как компенсатор любых внешних изменений температуры или влажности.
Дальнейшего улучшения стабильной работы можно достигнуть, если использовать стойкие к отравлению датчики. Они более устойчивы к негативному воздействию таких веществ, как кремнийорганические и свинцовые соединения, сера, которые могут быстро деактивировать (или "отравить") другие типы каталитических датчиков.
Скорость отклика
Чтобы соответствовать необходимым требованиям, предъявляемым к безопасности конструкции, каталитический тип датчика должен быть установлен в прочном металлическом корпусе позади пламегасителя. Это позволяет смеси газа/воздуха проникать в корпус и к высокоактивному чувствительному элементу, но предотвращает распространение пламени в окружающей среде. Пламегаситель слегка сокращает скорость реагирования датчика, однако в большинстве случаев показание на электрическом выходе появляется уже через несколько секунд после обнаружения газа. Поскольку кривая отклика в значительной степени сглаживается по мере приближения к конечному показанию, время отклика часто определяется как время, необходимое для достижения 90% от его конечного показания и поэтому известное как значение Т90. Значение Т90 для каталитических датчиков составляет обычно 20 - 30 секунд.
