خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی یک دستگاه است که میزان اکسیژن موجود در یک گاز یا یک محیط را اندازه‌گیری می‌کند. این دستگاه‌ها در بسیاری از زمینه‌های پزشکی، صنعتی، آزمایشگاهی و … کاربرد دارند. خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی دو نوع از انواع مختلف خلوص سنج هستند که هر کدام ویژگی‌ها و مزایا و معایب خاص خود را دارند. در ادامه به بررسی دو نوع خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی می‌پردازیم. بنابراین برای آشنایی با تفاوت این دو خلوص سنج با بهبود گستر لیام همراه باشید.
تعریف و کاربرد خلوص سنج اکسیژن و اهمیت اندازه‌گیری خلوص اکسیژن در برنامه‌های مختلف
خلوص سنج اکسیژن یک دستگاه است که می‌تواند میزان اکسیژن موجود در یک جریان گاز یا محیط را اندازه‌گیری کند. این دستگاه برای کنترل کیفیت هوا، تنظیم میزان اکسیژن برای بیماران تنفسی، افزایش بازدهی فرایندهای صنعتی و آزمایشگاهی و … کاربرد دارد.
اهمیت اندازه‌گیری خلوص اکسیژن در برنامه‌های مختلف این است که می‌تواند به حفظ سلامتی انسان‌ها، کاهش هزینه‌های تولید، افزایش کیفیت محصولات و جلوگیری از خطرات ناشی از کاهش یا افزایش اکسیژن کمک کند. در ادامه شما را با مبانی و روش خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی آشنا می‌کنیم.
روش‌های مختلف اندازه‌گیری خلوص اکسیژن، از جمله روش‌های التراسونیک و الکتروشیمیایی
خلوص اکسیژن می‌تواند برای بررسی کیفیت گازهای تولیدی، کنترل فرایندهای شیمیایی، ارزیابی سلامت محیط‌زیست و درمان بیماران نیازمند اکسیژن اهمیت داشته باشد. برای اندازه‌گیری خلوص اکسیژن، روش‌های مختلفی وجود دارد که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم.
علاوه بر دو روش التراسونیک و الکتروشیمیایی که در این مقاله به مقایسه و بیانشان می‌پردازیم، روش‌های دیگری هم برای اندازه‌گیری خلوص اکسیژن وجود دارد که ممکن است بر اساس اصول مختلفی مانند جذب نور، تغییر رنگ، واکنش با فلزات و … کار کنند. هر روش دارای مزایا و معایب خاص خود است و بسته به نوع گاز، شرایط محیطی، دقت موردنیاز و هزینه ممکن است مناسب یا نامناسب باشد.
آشنایی با خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی
خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی دو مورد از انواع مختلف خلوص سنج هستند که در ادامه به معرفی هر کدام از آن‌ها می‌پردازیم:
خلوص سنج اکسیژن التراسونیک چیست؟
خلوص سنج اکسیژن التراسونیک یک دستگاه است که از اصل فیزیکی سرعت صوت در گازها برای اندازه‌گیری میزان اکسیژن استفاده می‌کند. این دستگاه یک موج صوتی را از طریق یک گاز مورد آزمایش می‌فرستد و زمان رسیدن آن به یک گیرنده را اندازه‌گیری می‌کند. سپس با استفاده از رابطه‌ای که بین سرعت صوت، دما، فشار و وزن مولکولی گاز وجود دارد، میزان اکسیژن را محاسبه می‌کند.
خلوص سنج اکسیژن التراسونیک بر اساس علم ترمودینامیک عمل می‌کند و از تابع سرعت صوت در گازها برای تعیین خلوص اکسیژن استفاده می‌کند. این دستگاه‌ها سرعت صوت در هوا را از طریق وزن مولکولی مؤثر گاز و دمای گاز به دست می‌آورند و سپس با اندازه‌گیری سرعت موج التراسونیک در هوا، درصد خلوص اکسیژن و سرعت جریان هوا را تخمین می‌زنند.
خلوص سنج اکسیژن الکتروشیمیایی چیست؟
خلوص سنج اکسیژن الکتروشیمیایی یک دستگاه است که با استفاده از یک واکنش شیمیایی درون سنسور، میزان اکسیژن موجود در یک جریان گاز یا محیط را اندازه‌گیری می‌کند. این دستگاه شبیه به یک باتری عمل می‌کند و از کاتد، آند و الکترولیت تشکیل شده است. جریان الکتریکی خروجی این دستگاه متناسب با غلظت اکسیژن است هر کدام از این دستگاه‌ها دارای مزایا و معایبی هستند که در ادامه برای شما بیان می‌کنیم.
خلوص سنج اکسیژن الکتروشیمیایی بر اساس یک واکنش شیمیایی درون سنسور عمل می‌کند که باعث تولید جریان الکتریکی می‌شود. این جریان الکتریکی متناسب با غلظت اکسیژن در گاز است. برای اندازه‌گیری اکسیژن، سنسور دارای سه بخش اصلی است: کاتد، آند و الکترولیت. کاتد معمولاً از پلاتین یا سرب ساخته شده است و آند از فلزی مانند روی، سرب یا فلزات گران‌بها است.
الکترولیت می‌تواند از مواد مختلفی مانند پتاسیم هیدروکسید، پتاسیم کلرات یا نمک‌های آلی باشد. وقتی گاز حاوی اکسیژن به سنسور وارد می‌شود، اکسیژن در کاتد از حالت گازی به حالت یونی تبدیل می‌شود و الکترون‌ها را به آند منتقل می‌کند. در آند، یون‌های اکسیژن با فلز واکنش داده و یک ترکیب اکسید شده تشکیل می‌دهند. این واکنش باعث ایجاد جریان الکتریکی می‌شود که می‌توان آن را از طریق یک ولت‌متر اندازه‌گیری کرد.
مزایا و معایب خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی
هر کدام از دو خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی مزایا و معایب خاص خود را دارند که باید مورد توجه قرار گیرند. در ادامه به مزایا و معایب دو خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی اشاره می‌کنیم.
مزایا و معایب خلوص سنج اکسیژن التراسونیک
مزایا:
مزایای خلوص سنج اکسیژن التراسونیک به شرح زیر است:
- نیاز به مواد مصرفی ندارند و بنابراین هزینه نگهداری و تعمیر آن‌ها کمتر است.
- دقت و قابلیت اطمینان بالایی دارند و تحت‌تأثیر رطوبت، گردوغبار، فشار و دما قرار نمی‌گیرند.
- قابلیت اندازه‌گیری میزان اکسیژن در بازه‌های گسترده‌ای از ۰ تا ۱۰۰ درصد را دارند.
- زمان پاسخ‌دهی سریعی دارند و می‌توانند میزان اکسیژن را به طور لحظه‌ای نشان دهند.
معایب:
معایب خلوص سنج اکسیژن التراسونیک به شرح زیر است:
- قیمت بالایی دارند و برای خرید و نصب آن‌ها نیاز به سرمایه‌گذاری زیادی است.
- نیاز به کالیبراسیون دوره‌ای دارند و برای این کار باید از گازهای استاندارد با خلوص معلوم استفاده کنند.
- حساس به نویزهای الکترومغناطیسی هستند و باید در محیط‌هایی با تداخل کم قرار بگیرند.
خلوص سنج اکسیژن الکتروشیمیایی یک دستگاه است که از واکنش شیمیایی بین اکسیژن و یک الکترولیت برای اندازه‌گیری میزان اکسیژن استفاده می‌کند. این دستگاه یک سلول الکتروشیمیایی را شامل می‌شود که دارای دو الکترود و یک الکترولیت است. گاز مورد آزمایش از طریق یک ممبران نفوذپذیر به اکسیژن وارد سلول می‌شود و با الکترولیت واکنش می‌دهد. این واکنش باعث ایجاد جریان الکتریکی می‌شود که میزان آن به میزان اکسیژن موجود در گاز بستگی دارد. خلوص سنج اکسیژن الکتروشیمیایی دارای مزایا و معایبی است که در ادامه برای شما بیان می‌کنیم.
مزایا و معایب خلوص سنج اکسیژن الکتروشیمیایی
مزایا:
مزایای خلوص سنج‌های اکسیژن الکتروشیمیایی به شرح زیر است:
- قیمت پایین‌تری نسبت به خلوص سنج اکسیژن التراسونیک دارند و برای خرید و نصب آن‌ها نیاز به سرمایه‌گذاری کمتری است.
- کاربرد ساده‌تری دارند و برای کالیبراسیون آن‌ها نیاز به گازهای استاندارد نیست و تنها با استفاده از هوای اتاق می‌توان آن‌ها را کالیبره کرد.
- حساسیت بالایی به میزان اکسیژن دارند و می‌توانند میزان اکسیژن را در بازه‌های کوچک از ۰ تا ۲۵ درصد اندازه‌گیری کنند.
معایب:
معایب خلوص سنج اکسیژن الکتروشیمیایی به شرح زیر است:
- نیاز به مواد مصرفی دارند و بنابراین هزینه نگهداری و تعمیر آن‌ها بیشتر است.
- دقت و قابلیت اطمینان پایین‌تری نسبت به خلوص سنج اکسیژن التراسونیک دارند و تحت‌تأثیر رطوبت، گردوغبار، فشار و دما قرار می‌گیرند.
- قابلیت اندازه‌گیری میزان اکسیژن در بازه‌های بالاتر از ۲۵ درصد را ندارند.
- زمان پاسخ‌دهی کندتری دارند و ممکن است چند دقیقه طول بکشد تا میزان اکسیژن را به طور دقیق نشان دهند.
اجزای خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی
خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی دو نوع از دستگاه‌هایی هستند که برای اندازه‌گیری خلوص اکسیژن در گازها استفاده می‌شوند. خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی از اجزای مختلفی تشکیل شده‌اند که در ادامه به مقایسه آن‌ها می‌پردازیم:
اجزای خلوص سنج اکسیژن التراسونیک:
این دستگاه از یک فرستنده و یک گیرنده موج صوتی، یک میکروکنترلر، یک نمایشگر و یک قطعه نرم‌افزاری تشکیل شده است. فرستنده و گیرنده موج صوتی در دو طرف یک لوله قرار دارند که گاز مورد آزمایش از آن عبور می‌کند. میکروکنترلر با ارسال و دریافت موج صوتی، سرعت صوت در گاز را اندازه‌گیری می‌کند. سپس با استفاده از نرم‌افزار، خلوص اکسیژن را باتوجه‌به سرعت صوت و دمای گاز محاسبه می‌کند. نمایشگر خروجی را به‌صورت درصد یا ppm نشان می‌دهد.
اجزای خلوص سنج اکسیژن الکتروشیمیایی:
این دستگاه از یک سلول الکتروشیمیایی، یک میکروکنترلر، یک نمایشگر و یک قطعه نرم‌افزاری تشکیل شده است. سلول الکتروشیمیایی از دو الکترود و یک الکترولیت تشکیل شده است. یکی از الکترودها به‌عنوان کاتد و دیگری به‌عنوان آند عمل می‌کند. کاتد از یک غشا نفوذپذیر به اکسیژن تشکیل شده است که گاز مورد آزمایش به آن می‌رسد. آند از یک فلزی مانند پلاتین یا سرب تشکیل شده است که با الکترولیت در تماس است. الکترولیت می‌تواند یک محلول یا یک پلیمر جامد باشد. میکروکنترلر با اندازه‌گیری جریان الکتریکی که در سلول الکتروشیمیایی ایجاد می‌شود، خلوص اکسیژن را محاسبه می‌کند. نمایشگر خروجی را به‌صورت درصد یا ppm نشان می‌دهد.
مقایسه خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی در جدول
خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی دارای تفاوت‌هایی هستند که قبل‌تر بیان شد. در زیر این تفاوت‌ها را به طور مختصر و کاربردی در قالب یک جدول نمایش داده‌ایم:
| خلوص سنج اکسیژن | التراسونیک | الکتروشیمیایی |
| اجزا | فرستنده و گیرنده موج صوتی، میکروکنترلر، نمایشگر و نرم‌افزار | سلول الکتروشیمیایی، میکروکنترلر، نمایشگر و نرم‌افزار |
| اصل کار | اندازه‌گیری سرعت صوت در گاز | اندازه‌گیری جریان الکتریکی ناشی از واکنش اکسیژن با الکترود |
| مزایا | عدم نیاز به مواد مصرفی، دقت بالا، پایداری در برابر دما و فشار و عدم تأثیر ناخالصی‌های دیگر | حساسیت بالا، قابلیت اندازه‌گیری در محدوده‌های گسترده و هزینه پایین |
| معایب | نیاز به کالیبراسیون دوره‌ای و تنظیم دما | نیاز به مواد مصرفی، تأثیر ناخالصی‌های دیگر و عمر محدود سلول الکتروشیمیایی |
خلاصه مطلب
خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی دو نوع دستگاه هستند که برای اندازه‌گیری میزان اکسیژن موجود در یک گاز یا یک محیط استفاده می‌شوند. خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی از اصول فیزیکی و شیمیایی متفاوتی برای انجام این کار استفاده می‌کنند. خلوص سنج اکسیژن التراسونیک از سرعت صوت در گازها برای محاسبه میزان اکسیژن استفاده می‌کند. خلوص سنج اکسیژن الکتروشیمیایی از واکنش شیمیایی بین اکسیژن و یک الکترولیت برای تولید جریان الکتریکی استفاده می‌کند. هر دو نوع خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی مزایا و معایب خاص خود را دارند که برای انتخاب بهترین گزینه باید موردتوجه قرار گیرند.
خلوص سنج اکسیژن التراسونیک دارای دقت و قابلیت اطمینان بالاتر، نیاز به مواد مصرفی کمتر، قابلیت اندازه‌گیری در بازه‌های گسترده‌تر و زمان پاسخ‌دهی سریع‌تر است. خلوص سنج اکسیژن الکتروشیمیایی دارای قیمت پایین‌تر، کاربرد ساده‌تر، حساسیت بالاتر به میزان اکسیژن در بازه‌های کوچک‌تر است؛ بنابراین، بسته به نوع کاربرد، بودجه، شرایط محیطی و دقت موردنیاز، می‌توان هر یک از دو خلوص سنج اکسیژن التراسونیک و الکتروشیمیایی را انتخاب کرد. برای کسب اطلاعات بیشتر درمورد این دستگاه با کارشناسان بهبود گستر لیام در ارتباط باشید.
