Cảm Biến Khí Gas Là Gì? Khám Phá Các Thông Tin Chi Tiết Và Đầy Đủ

Cảm biến khí gas là gì? Có những ứng dụng như thế nào trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta, khi mà việc sử dụng gas trở nên phổ biến như hiện nay. Vậy cảm biến khí gas có những gì đặc biệt và được hoạt động như thế nào thì hãy cùng nhà thông minh AiSmartHome khám phá trong bài viết này nhé.

Cảm biến khí gas là gì?

Cảm biến khí khí là là một thiết bị được sử dụng để đo lường và giám sát hàm lượng không khí trong môi trường. Cảm biến này có khả năng thực hiện đo chính xác các thành phần, nồng độ của các khí có trong không khí. Nhờ vậy mà chúng ta có thể nắm được những thông tin, đánh giá được chất lượng của không khí và đưa ra các biện pháp kiểm soát và phòng ngừa phù hợp.

Ngoài ra, cảm biến khí gas còn có khả năng phát hiện những sự cố rò rỉ khí gas, phát hiện các khí độc hại trong môi trường giúp cho chúng ta ngăn ngừa được những sự cố nguy hiểm và tránh được các tai nạn nghiêm trọng xảy ra.

Phân loại cảm biến khí gas

Hiện nay có nhiều loại cảm biến khí gas, được sử dụng nhiều rộng rãi. Mỗi loại đều có những đặc điểm riêng và mục đích sử dụng khác nhau. Sau đây là một số loại cảm biến khí gas phổ biến nhất gồm có:

Cảm biến khí gas bán dẫn

Cảm biến khí gas bán dẫn là một loại cảm biến được tạo thành bằng các vật liệu bán dẫn như SnO2 (oxit thiếc) hoặc WO3 (oxit wolfram) để làm thay đổi điện trở và tương tác với không khí. Khi cảm biến phát hiện có sự thay đổi của điện trở, thì sự thay đổi này sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu để cảnh báo đến người sử dụng và sự có mặt có khí đó.

Cảm biến khí gas bán dẫn được ứng dụng phổ biến rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như được sử dụng để phát hiện các khí độc có trong không khí, kiểm soát môi trường trong phòng sạch, giám sát và kiểm soát chất lượng không khí trong các xe ô tô. Đặc biệt, cảm biến này có thể hoạt động tách biệt hoặc được tích hợp với các hệ thống điều khiển khác để phát huy tối đa các ứng dụng.

Cảm biến khí gas dẫn nhiệt

Cảm biến khí gas dẫn nhiệt là một loại cảm biến ứng dụng nguyên lý dẫn nhiệt để đo lường hàm lượng khí trong không khí. Cảm biến này hoạt động được dựa trên sự tương tác của giữa một nguồn nhiệt và các khí, từ đó tạo ra sự thay đổi trong nhiệt độ. Với thiết kế gồm hai bề mặt làm bằng chất dẫn nhiệt như bạc hoặc đồng.

Khi các khí đi qua bề mặt, thì bề mặt thứ nhất sẽ hấp thụ nhiệt và làm giảm nhiệt độ ở bề mặt thứ hai. Việc hấp thụ nhiệt này tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai bề mặt, lượng nhiệt sẽ được đo và phản ánh hàm lượng các khí có có mặt trong không khí.Cảm biến khí gas được sử dụng phổ biến trong các môi trường và đo khí trong các ngành công nghiệp.

Cảm biến đo được một số loại khí như cacbon dioxit (CO2) khí metan (CH4) và một số loại khí khác. Cảm biến này có độ chính xác cao, có thể tích hợp với các hệ thống điều khiển khác.

Cảm biến khí gas điện hóa

Cảm biến khí gas điện hóa được sử dụng để phát hiện các khí trong môi trường bằng việc ứng dụng điện hóa giữa điện cực và khí. Cảm biến này cũng có hai điện cực được đặt trong một chất lỏng dẫn nhiệt và tách biệt nhau bởi một lớp màng bọc. Khi các khí tương tác với màng bọc này thì xảy ra các phản ứng điện hóa, tạo nên sự khác biệt về điện thế giữa hai điện cực. Điện thế này được đo bằng một mạch đo trong cảm biến.

Cảm biến khí gas có nhiều loại khác nhau, tùy thuộc vào phản ứng của các loại khí khác nhau thì được ứng dụng cụ thể cho mục đích khác nhau. Có thể dùng cảm biến này để đo lường lượng khí khí Nitrogen oxit (NOx) trong xe hơi, hoặc khí Hidro Sunfua ( H2S) trong các ngành công nghiệp, khí cacbon monoxit (CO) trong nhà ở.

Cảm biến khí gas hồng ngoại – NDIR

Cảm biến gas hồng ngoại là một loại cảm biến được sử dụng để phát hiện việc rò rỉ khí gas trong môi trường. Cảm biến NDIR được hoạt động dựa trên nguyên tắc đo sự hấp thụ khí gas của ánh sáng hồng ngoại để xác định được nồng độ các khí trong môi trường. 

Cảm biến này sử dụng một nguồn sáng hồng ngoại để phát tín hiệu ánh sáng có bước sóng, ánh sáng này được dẫn qua mẫu khí cần đo. Khi phát hiện có khí gas trong mẫu khí thì một phần ánh sáng sẽ được hấp thụ bởi khí gas, làm giảm lượng khí do ánh sáng hấp thụ. Dựa vào việc giảm khí ngày, cảm biến tự tính toán được nồng độ khí gas có trong môi trường được đo.

Cảm biến khí gas NDIR cho kết quả đo chính xác và độ tin cậy cao. Thường được sử dụng chủ yếu trong việc kiểm tra các khí metan (CH4) trong quá trình sản xuất công nghiệp, khí cacbon dioxit (CO2), đo lường khí cacbon monoxit ( CO) trong ngành giao thông. 

Cảm biến khí gas xúc tác

Cảm biến gas xúc tác là một loại cảm biến được sử dụng để đo nồng độ và phát hiện khí gas trong môi trường bằng cách sử dụng các phản ứng hóa học giữa chất xúc tác và khí gas để tạo ra các tín hiệu. Cảm biến này hoạt động dựa trên nguyên lý của việc tương tác các khí khí gas và các chất xúc tác, từ đó xảy ra các phản ứng hóa học và đo lường bằng phương pháp điện hóa.

Các khí gas đi qua cảm biến, thì nó sẽ xảy ra sự tương tác với các chất xúc tác trên bề mặt của điện cực. Phản ứng hóa học xảy ra khi khí gas và chất xúc làm thay đổi tín hiệu điện, độ lớn của tín hiệu này tỷ lệ thuận với nồng độ khí gas có trong môi trường. Và tín hiệu này được chuyển đến bộ phận điều khiển để tính toán nồng độ và hiển thị lượng khí gas trên cảm biến.

Cảm biến này cũng được ứng dụng trong việc đo lường và kiểm soát chất lượng không khí trong nhà, ứng dụng trong công nghiệp, hóa chất, giám sát môi trường giao thông vận tải.

Cảm biến khí gas quang học

Cảm biến khí gas quang học được hoạt động dựa vào việc sử dụng tín hiệu quang học để đo nồng độ khí gas, đặc biệt là sử dụng nguồn sáng laser để phát ra các tia sáng. Tia sáng đi qua mẫu khí cần đo, khi phát hiện có mặt khí gas, tia sáng này sẽ tương tác với khí gas tạo ra các phản ứng hóa học quang học. Phản ứng này tạo ra các tín hiệu quang học, được đo lường và phân tích để xác định nồng độ khí gas có trong môi trường.

Cảm biến khí gas quang học được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực khác nhau như sử dụng để kiểm soát chất lượng không khí trong các phòng sạch, trong nhà, môi trường công nghiệp, sản xuất hóa chất, giám sát môi trường trong hệ thống giao thông vận tải. Tín hiệu quang học được sử dụng để đo nồng độ khí gas và có thể chuyển đến máy tính, bộ xử lý thông tin hoặc các thiết bị điện tử liên quan khác.

Cảm biến khí gas từ tính

Cảm biến khí gas từ tính là loại cảm biến sử dụng từ tính để đo lường khí gas trong không khí. Cảm biến này hoạt động dựa trên sự tương tác giữa phân tử khí với từ trường. Khi các khí gas đi qua từ trường, các phân tử khí sẽ tương tác với từ trường và tạo ra các tín hiệu điện từ. Tín hiệu điện từ này được đo lường bằng các mạch điện tử và chuyển đổi thành tín hiệu đầu ra để xác định hàm lượng khí gas trong không khí.

Với việc ứng dụng phương pháp này, cảm biến phản ứng với các khí gas khác nhau một cách chính xác. Và có thể được ứng dụng để đo lường nồng độ khí gas trong nhiều lĩnh vực khác nhau như đo lường khí trong hệ thống thông gió, giám sát không khí trong các khu công nghiệp, trong nhà. Tín hiệu được tạo ra từ cảm biến có thể thể chuyển đến các hệ thống theo dõi và điều chỉnh môi trường khí quyển và các thiết bị hiển thị khác.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến khí gas

Cảm biến khí gas được hoạt động dựa trên sự tương tác của khí gas với vật liệu cảm biến nên tùy thuộc vào từng loại vật liệu cảm biến mà có nguyên lý hoạt động khác nhau:

• Phương pháp dẫn điện: Phương pháp này sử dụng sự thay đổi điện trở khí có sự tương tác của khí gas với vật liệu dẫn điện. Sự tương tác này làm thay đổi khả năng dẫn điện của vật liệu và điện trở của cảm biến. Từ đó tín hiệu được phát ra, cảm biến phát hiện hiện và chuyển đổi thông tin về thiết bị điện tử hoặc thiết bị hiển thị.
• Phương pháp hấp thụ: Các cảm biến sử dụng các vật liệu hấp thụ như zeolite hoặc than hoạt tính để hấp thụ các khí độc hại. Việc hấp thụ này sẽ tạo ra sự tương tác các khí với vật liệu hấp thụ, làm thay đổi điện trở của các cảm biến.
• Phương pháp quang phổ: Phương pháp này dùng kỹ thuật quang phổ để phát hiện sự có mặt của các loại khí. Khi các khí đi qua, thì ánh sáng sẽ được hấp thụ và làm thay đổi màu sắc. Từ đó cảm biến sẽ phát hiện và đo lường sự thay đổi của ánh sáng để phát hiện các loại khí.

Ứng dụng của cảm biến khí gas

Cảm biến khí gas được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực, mang lại sự an toàn cho người sử dụng. Sau đây là một số ứng dụng nổi bật sử dụng cảm biến này:

• Nhà thông minh: Cảm biến khí gas được ứng dụng trong nhà thông minh phát hiện ra sự cố rò rỉ khí gas, phát hiện các khí CO, H2S.Cảm biến được tích hợp các công nghiệp IoT giúp cho chủ nhà nhanh chóng phát hiện ra sự cố và đưa ra các giải pháp kịp thời. Nhờ vậy mà hạn chế được các thiệt hại về người và tài sản.
• Giám sát môi trường làm việc công nghiệp: Cảm biến khí gas dùng để giám sát các môi trường làm việc như tại các nhà máy sản xuất hóa chất, khu vực khai thác dầu khí, nhà máy xử lý nước thải, các môi trường làm việc khác.
• Trong y tế: Cảm biến khí gas được sử dụng để đo nồng độ cồn, kiểm tra chất lượng không khí tại các phòng mổ, thí nghiệm, phân tích hơi thở.
• Tại các khu vực công cộng: Cảm biến dùng để đo lường chất lượng không khí tại các thành phố, trung tâm thương mại, công viên,…
• Ứng dụng trong phòng cháy chữa cháy: Cảm biến khí gas được dụng để phát hiện các đám cháy, phát hiện khói. Từ đó kích hoạt hệ thống phòng cháy đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống.

Ngoài những thông tin mà cảm biến khí gas nêu trong bài thì bạn cũng có thể khám phá và tìm hiểu thêm những ứng dụng của các loại cảm biến khác thông qua bài viết này nhé: Cảm biến thông minh là gì? Tìm hiểu về phân loại, cấu tạo và ứng dụng

Trên đây là toàn bộ thông tin giúp bạn trả lời cảm biến khí gas là gì? Với những ứng dụng thực tế được nêu trên, cảm biến khí gas ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời sống hằng ngày của con người hiện nay. Nếu bạn muốn sống trong một không gian sống lành mạnh, an toàn, chất lượng không khí đảm bảo thì có thể liên hệ qua hotline 0396999918 cho công ty nhà thông minh AiSmartHome để được tư vấn nhé.