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Domande e risposte comuni sui sensori?

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alcune domande sui seneors

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1. Con quale frequenza è necessario ricalibrare il sensore?
L'intervallo tra la calibrazione iniziale e la ricalibrazione dipende da diversi fattori, tra cui la temperatura operativa del sensore, l'umidità, le condizioni di pressione, i tipi di gas a cui è esposto e la durata dell'esposizione.

2. Quanto è significativa la differenza di interferenza incrociata?
Il grado di variazione dell'interferenza incrociata può essere molto significativo. Questo dato viene valutato sulla base di test effettuati su un numero limitato di sensori, che misurano le risposte dei sensori a gas non bersaglio piuttosto che ai gas bersaglio stessi. È importante notare che quando le condizioni ambientali cambiano, le prestazioni del sensore possono variare e i valori di interferenza incrociata possono variare fino al 50% tra diversi lotti di sensori. Pertanto, nelle applicazioni pratiche, queste variabili devono essere prese in considerazione per garantire l'accuratezza e l'affidabilità del sensore.
3. L'uso di una pompa davanti al sensore accelera la reazione?
L'uso di una pompa non accelera la velocità di reazione del sensore, ma può prelevare rapidamente ed efficacemente campioni di gas attraverso il sensore da punti inaccessibili. Ciò consente alla pompa di influenzare il tempo di risposta complessivo del dispositivo.
4. È possibile aggiungere una pellicola o un filtro davanti al sensore?
È possibile collocare una pellicola o un filtro davanti al sensore per proteggerlo, ma è necessario garantire che non si crei uno "spazio morto", che potrebbe prolungare il tempo di risposta del sensore.
5. Quali sono i fattori da considerare quando si progetta un sistema di campionamento adeguato?
Quando si progetta un sistema di campionamento, è fondamentale utilizzare materiali che impediscano l'adsorbimento di gas sulle superfici del sistema. I materiali migliori sono i polimeri, il PTFE, il TFE e il FEP. La concentrazione di gas può causare la condensazione dell'umidità, che può bloccare il sensore o portare al traboccamento, quindi è necessario utilizzare disidratatori appropriati, come i tubi al Nafion per rimuovere l'umidità nella fase di condensazione. Per i gas ad alta temperatura, il gas campione deve essere raffreddato per soddisfare i requisiti di temperatura del sensore e devono essere utilizzati filtri appropriati per rimuovere il particolato. Inoltre, è possibile installare filtri chimici assiali nel sistema di campionamento per eliminare le interferenze incrociate dei gas.

6. Cosa succede se la temperatura del gas stesso è diversa da quella del sensore?
La temperatura del sensore stesso determina la sua corrente minima di visualizzazione e la temperatura del campione di gas misurato ha una certa influenza su questo aspetto. La velocità con cui le molecole di gas entrano nell'elettrodo di rilevamento attraverso i pori determina il segnale del sensore. Se la temperatura del gas che si diffonde attraverso i pori differisce dalla temperatura del gas all'interno del sensore, ciò può influenzare in qualche misura la sensibilità del sensore. Possono verificarsi lievi derive o momentanee variazioni di corrente prima che il dispositivo sia completamente impostato.
7. Il sensore può essere esposto continuamente al gas target?
I sensori di ossigeno possono monitorare continuamente le concentrazioni di ossigeno in un intervallo di 0-30% in volume o le pressioni parziali in un intervallo di 0-100% in volume. I sensori di gas tossici sono tipicamente utilizzati per il monitoraggio intermittente dei gas target e non sono adatti al monitoraggio continuo, soprattutto in ambienti con concentrazioni elevate, alta umidità o alte temperature. Per ottenere un monitoraggio continuo, a volte si utilizza un metodo di ciclaggio di due (o anche tre) sensori, consentendo a ciascun sensore di essere esposto al gas per un massimo di metà del tempo e di recuperare in aria fresca per l'altra metà.
8. Quali materiali vengono utilizzati per l'alloggiamento del sensore?
Utilizziamo diversi materiali plastici tenendo conto della compatibilità con il sistema di elettrodi interni e dei requisiti di durata dell'applicazione. I materiali comunemente utilizzati sono ABS, fibra di policarbonato o polipropilene. Informazioni più dettagliate sono disponibili nella scheda tecnica di ciascun sensore.
9. L'interno del sensore è sicuro?
Sebbene non esista un certificato che ne attesti la sicurezza intrinseca, il prodotto è in grado di soddisfare stabilmente i requisiti di sicurezza interna.
10. Come testare il circuito?
I sensori a tre e quattro elettrodi possono essere utilizzati in un circuito speciale chiamato potenziostato. Lo scopo di questo circuito è controllare il potenziale dell'elettrodo di rilevamento (e di quello ausiliario) rispetto al controelettrodo, amplificando al contempo la corrente in entrata o in uscita. Il circuito può essere testato con il seguente semplice metodo:
- Rimuovere il sensore.
- Collegare il terminale del contatore al terminale corrispondente del circuito.
- Misurare il potenziale del terminale di rilevamento (e di quello ausiliario). Per un sensore non polarizzato, il risultato del test dovrebbe essere 0 (±1mV), che equivale alla tensione di offset raccomandata per un sensore polarizzato.
- Collegare il terminale di rilevamento (o ausiliario) al circuito per ottenere la tensione di uscita.
I passaggi sopra descritti possono confermare che il circuito funziona normalmente nella maggior parte dei casi. Dopo aver sostituito e fissato nuovamente il sensore, la tensione tra i terminali di rilevamento e di riferimento di un sensore non polarizzato dovrebbe essere ancora pari a zero o equivalente alla tensione di offset raccomandata per un sensore polarizzato.
Nella maggior parte dei casi, le operazioni sopra descritte possono confermare che il circuito funziona normalmente. Dopo aver sostituito e fissato nuovamente il sensore, la tensione tra gli elettrodi di rilevamento e di riferimento di un sensore non polarizzato dovrebbe essere prossima a zero o equivalente alla tensione di offset raccomandata per un sensore polarizzato.
In generale, i sensori non possono essere puliti con un tipico sistema di pulizia senza causare danni irreversibili o compromettere le prestazioni di monitoraggio. L'alta pressione e la temperatura danneggiano le guarnizioni e le sostanze chimiche attive come l'ossido di etilene e il perossido di idrogeno possono distruggere l'elettrocatalizzatore.
11. Cosa succede se espongo il sensore a temperature che non rientrano nelle istruzioni operative specificate?
In termini di meccanismo, le basse temperature non rappresentano in genere un problema importante. L'elettrolita liquido di tutti i sensori (ad eccezione di quelli per l'ossigeno) non congela fino a quando la temperatura non scende a circa -70 °C. Tuttavia, un'esposizione prolungata a temperature troppo basse può compromettere il fissaggio della custodia in plastica sulla staffa.
Per quanto riguarda i sensori di ossigeno, sebbene l'elevato contenuto di sale non li danneggi immediatamente, l'elettrolita del sensore di ossigeno congela a circa -25-30°C, il che può portare alla rottura del sensore.
Le temperature che superano il limite superiore esercitano una pressione sulla guarnizione del sensore, causando una perdita di elettrolito. Le plastiche utilizzate per la fabbricazione della maggior parte dei modelli di sensori diventano morbide quando la temperatura supera i 70°C, causando rapidamente il guasto del sensore.
12. Cosa succede se espongo il sensore a pressioni che non rientrano nelle istruzioni operative specificate?
Tutti i sensori utilizzano sistemi di tenuta simili, in cui le proprietà idrofobiche dei materiali PTFE impediscono al liquido di fuoriuscire dal sensore (anche in presenza di fori d'aria). Se la pressione applicata all'ingresso del sensore aumenta o diminuisce improvvisamente oltre i limiti interni consentiti, la membrana e la guarnizione del sensore possono deformarsi, causando perdite. Se la pressione varia abbastanza lentamente, il sensore può funzionare al di là della tolleranza di pressione, ma si consiglia di consultare l'assistenza tecnica.
13. Quali sono le condizioni ideali per conservare i sensori?
I sensori conservati nella loro confezione originale in genere non si deteriorano in modo significativo anche oltre la durata di conservazione. Per la conservazione a lungo termine, si consiglia di evitare ambienti caldi, come le finestre esposte alla luce diretta del sole.
Se i sensori vengono rimossi dalla confezione originale, conservarli in un luogo pulito ed evitare il contatto con solventi o fumi pesanti, poiché il fumo potrebbe essere assorbito dagli elettrodi, causando problemi di funzionamento. I sensori di ossigeno fanno eccezione: una volta installati, iniziano a consumarsi. Pertanto, vengono trasportati o conservati in confezioni sigillate a livelli di ossigeno ridotti durante lo scarico.
14. Quali sono i requisiti di potenza dei sensori?
I sensori a due elettrodi, come i sensori di ossigeno e i sensori di monossido di carbonio a due elettrodi, generano segnali elettrici attraverso reazioni chimiche e non richiedono una fonte di alimentazione esterna. I sensori a tre e quattro elettrodi, invece, devono utilizzare un circuito potenziostatico e richiedono quindi un'alimentazione. In realtà, il sensore stesso non ha bisogno di alimentazione perché produce direttamente corrente di uscita attraverso l'ossidazione o la riduzione del gas bersaglio, ma l'amplificatore del circuito consuma una certa corrente, anche se questa può essere ridotta a livelli molto bassi, se necessario.
15. Quanto durano i filtri integrati?
Alcuni sensori sono dotati di filtri chimici incorporati per rimuovere gas specifici e ridurre i segnali di interferenza incrociata. Poiché il filtro è posizionato dietro la griglia di diffusione e l'ingresso del gas attraverso la griglia è molto meno probabile che attraverso il canale principale del gas, piccole quantità di mezzi chimici possono durare a lungo.
In generale, il filtro e il sensore hanno una durata prevista paragonabile a quella dell'applicazione richiesta, ma in condizioni difficili (ad esempio, il monitoraggio delle emissioni), questo può essere un problema. Per tali applicazioni, si consigliano sensori con filtri incorporati sostituibili, come i sensori della Serie 5.
Per alcuni inquinanti, il filtro non li rimuove attraverso reazioni chimiche ma per adsorbimento, il che rende facile che il filtro venga sopraffatto da concentrazioni elevate: i vapori organici ne sono un esempio tipico.
16. Cosa succede se si supera il carico massimo specificato?
Il "carico massimo" si riferisce specificamente alla capacità del sensore di mantenere una risposta lineare e di riprendersi rapidamente dopo essere stato esposto al gas target per più di 10 minuti. All'aumentare del carico, il sensore mostrerà gradualmente risposte non lineari e richiederà tempi di recupero più lunghi, poiché l'elettrodo di rilevamento non può consumare tutto il gas diffuso.
Con l'aumento del carico, il gas si accumula all'interno del sensore e si diffonde negli spazi interni, reagendo potenzialmente con il controelettrodo e alterando il potenziale. In questo caso, il sensore può impiegare molto tempo (giorni) per riprendersi, anche se posto in aria pulita.
Un altro ruolo della progettazione del circuito è quello di garantire che il sensore si riprenda il più rapidamente possibile da carichi elevati, in quanto l'amplificatore del circuito non causa la saturazione della corrente o della tensione durante la generazione del segnale. Se l'amplificatore limita la corrente nel sensore, limiterà la velocità con cui l'elettrodo di rilevamento consuma il gas, causando immediatamente un accumulo di gas all'interno del sensore e le variazioni di potenziale descritte sopra.
Infine, selezionare un resistore collegato all'elettrodo di rilevamento per garantire che, anche in caso di improvvise cadute di tensione alla massima concentrazione di gas prevedibile, la variazione non superi pochi millivolt. Una caduta di tensione maggiore attraverso il resistore potrebbe causare cambiamenti simili nell'elettrodo di rilevamento, richiedendo un tempo di recupero dopo la rimozione del gas.

17. Quanto ossigeno è necessario per il corretto funzionamento del sensore?
I sensori che generano l'uscita ossidando il gas di destinazione (ad esempio, i sensori di monossido di carbonio) richiedono ossigeno al controelettrodo per bilanciare l'ossigeno consumato dalla reazione di ossidazione. In genere, è necessario un massimo di diverse migliaia di ppm di ossigeno, che viene fornito dall'ossigeno presente nel gas campione. Anche se il gas campione è privo di ossigeno, il sensore ha una riserva interna di ossigeno sufficiente per brevi periodi.
Per la maggior parte dei sensori, anche il controelettrodo richiede una piccola quantità di ossigeno. Se il sensore funziona continuamente in un ambiente privo di ossigeno, finirà per produrre letture errate.
18. Perché la lettura del sensore è inferiore a quella specificata?
Le ragioni delle discrepanze nelle misurazioni dei clienti sono molteplici, per cui è fondamentale progettare l'apparecchiatura in base all'intervallo di calibrazione consentito del sensore e al naturale declino della capacità di uscita nel corso della sua vita utile. Alcune cause che abbiamo identificato sono:

Using portate diverse
Placing griglie di diffusione aggiuntive (ad esempio, arrestatori di fiamma o membrane in PTFE) davanti al sensore, soprattutto se c'è un ampio spazio morto tra la griglia e il sensore
 gas "appiccicati" con tubi assorbenti o calibratori in ottone (ad esempio, bombole di gas contaminate dal cloro; bombole di azoto degradate dall'ingresso di ossigeno)
Using bombole al di fuori della pressione minima raccomandata dal produttore
Using bombole di "aria" con miscele diluite
Failing smorzare adeguatamente le fluttuazioni di pressione nel sistema di campionamento
The progettazione del dispositivo di prova che influisce significativamente sul segnale di misura dei sensori di gas combustibili
19. Come collegare il sensore?
I sensori sono tipicamente collegati alle apparecchiature tramite connettori PCB. Alcuni sensori utilizzano connessioni alternative (ad esempio, porte dati o connettori specifici); per maggiori dettagli, consultare le schede tecniche dei prodotti.
Per i sensori collegati tramite connettori PCB, non saldare direttamente il connettore PCB all'apparecchiatura. La saldatura diretta può danneggiare l'involucro del prodotto e causare danni interni invisibili.
20. Sono disponibili dati sulla temperatura?
I dati sulla temperatura sono disponibili per la maggior parte dei prodotti e sono specificati in ciascuna scheda tecnica.
21. Qual è la durata di conservazione consigliata?
La durata massima di conservazione consigliata per i sensori è di sei mesi. Durante questo periodo, i sensori devono essere conservati in un contenitore pulito e asciutto a una temperatura compresa tra 0°C e 20°C, non in ambienti con solventi organici o liquidi infiammabili. In queste condizioni, i sensori possono essere conservati per un massimo di sei mesi senza ridurre la loro durata prevista.
22. Perché c'è un requisito di portata minima?
La portata minima richiesta per i sensori è determinata in modo esaustivo dai principi di progettazione, dalle caratteristiche del fluido, dall'accuratezza della misura e dalle esigenze pratiche di applicazione. Quando si selezionano e si utilizzano i sensori, gli utenti devono scegliere i tipi di sensori e gli intervalli di portata appropriati in base agli scenari applicativi specifici e ai requisiti di misura.
23. Quali sono le cause di guasto dei sensori?
I sensori elettrochimici possono essere utilizzati in vari ambienti, comprese alcune condizioni difficili, ma devono essere tenuti al riparo dall'esposizione ad alte concentrazioni di vapori di solventi durante lo stoccaggio, l'installazione e il funzionamento.
È noto che la formaldeide può disattivare i sensori di ossido di azoto in breve tempo, mentre altri solventi possono causare linee di base erroneamente elevate. Quando si utilizzano sensori a circuito stampato (PCB), installare con parsimonia gli altri componenti prima di montare il sensore. Non utilizzare colla e non operare in prossimità dei sensori elettrochimici, poiché tali solventi possono causare la rottura della plastica.
Sensori a microsfere catalitiche
Alcune sostanze possono avvelenare i sensori a microsfere catalitiche e devono essere tenute lontane dal sensore. Il meccanismo di guasto può comportare:
Toxicity: Alcuni composti si decompongono sul catalizzatore e formano una barriera stabile sulla sua superficie. L'esposizione prolungata causa la perdita irreversibile della sensibilità del sensore. Le sostanze più comuni sono piombo, solfuri, silicio e fosfati.
Inibizione della reazione
Altri composti, in particolare il solfuro di idrogeno e gli idrocarburi alogenati, possono essere assorbiti dal catalizzatore o formare nuovi composti al momento dell'assorbimento. Questo assorbimento è così forte da bloccare i siti di reazione, causando l'inibizione delle normali reazioni. Tuttavia, questa perdita di sensibilità è temporanea: la sensibilità si recupera dopo che il sensore opera in aria pulita per un certo periodo.
La maggior parte dei composti rientra più o meno in una delle categorie sopra descritte. Se tali composti sono presenti nelle applicazioni pratiche, il sensore non deve essere esposto a composti a cui non è resistente.