خلوص سنج اکسیژن یا آنالایزر اکسیژن یک دستگاه است که میزان غلظت اکسیژن را در یک محیط گازی اندازه‌گیری می‌کند. این دستگاه برای کنترل کیفیت اکسیژن تولید شده توسط دستگاه‌های اکسیژن‌ساز، کپسول‌ها و سیلندرهای اکسیژن، لوله‌های سانترال، انکوباتورها و ونتیلاتورها و همچنین برای بررسی خلوص اکسیژن در فرایندهای صنعتی مانند جوشکاری، تولید شیشه و فولاد و غیره استفاده می‌شود. در این مقاله شما را با انواع حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن و کاربردهای آن‌ها آشنا می‌کنیم. همچنین پارامترهای مؤثر بر عملکرد این حسگرها و روش‌های کالیبراسیون، تعمیر و نگهداری آن‌ها را برمی‌شماریم. بنابراین برای آشنایی با حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن با بهبود گستر لیام همراه باشید.
حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن
حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن، دستگاه‌هایی هستند که می‌توانند غلظت اکسیژن را در گازهای مختلف اندازه‌گیری کنند. حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن در بسیاری از صنایع، بخصوص صنایع پزشکی، شیمیایی، فلزات و آتش‌نشانی کاربرد دارند. برای مثال، در دستگاه‌های اکسیژن‌ساز خانگی، خلوص سنج اکسیژن می‌تواند نشان دهد که چقدر اکسیژن خالص تولید شده است و آیا برای استفاده مناسب است یا خیر. همچنین در سانترال‌های اکسیژن بیمارستان‌ها، خلوص سنج اکسیژن می‌تواند کنترل کند که گاز اکسیژن به‌درستی به بخش‌های مختلف رسیده باشد و مقدار مناسب را داشته باشد.
همچنین بخوانید درباره خلوص سنج اکسیژن التراسونیک بومی سازی شده توسط شرکت بهبود گستر.
انواع روش های کار حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن
خلوص سنج اکسیژن معمولاً دارای یک حسگر اکسیژن است که با تغییرات غلظت اکسیژن در محیط واکنش نشان می‌دهد. حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن، ممکن است بر اساس روش‌های مختلف عمل کنند. برخی از روش‌های رایج عبارت‌اند از:
- الکتروشیمیایی: در این روش، حسگر از یک الکترود پلاتین و یک الکترود فلز قابل‌جذب اکسیدشونده (مانند سرب) تشکیل شده است. الکترود پلاتین با گاز اکسیدکننده (مانند هوا) در تماس است و الکترود فلز با گاز قابل‌جذب (مانند نمونه) در تماس است. وقتی گاز قابل‌جذب به الکترود فلز برخورد می‌کند، فلز به فلز اکسید شده تبدیل می‌شود و الکترون‌های آزاد شده به الکترود پلاتین منتقل می‌شوند. جریان الکتریکی تولید شده نشان‌دهنده غلظت گاز قابل‌جذب است.
- پارامغناطیس: در این روش، حسگر از دو حفره هم‌محور تشکیل شده است که در هر یک گاز نمونه و گاز معروف (مانند نیتروژن) قرار دارد. هر دو حفره در یک میدان مغناطیس قوی قرار دارند. چون اکسیژن دارای خاصیت پارامغناطیس است، یعنی در میدان مغناطیس جذب می‌شود، فشار گاز در حفره‌ای که اکسیژن دارد کمتر از حفره‌ای که نیتروژن دارد می‌شود. این تفاوت فشار باعث ایجاد یک جریان گاز بین دو حفره می‌شود که با یک سنسور فشار اندازه‌گیری می‌شود. مقدار جریان گاز نشان‌دهنده غلظت اکسیژن است 2
- التراسونیک: در این روش، حسگر از دو پروب التراسونیک تشکیل شده است که در دو طرف یک لوله قرار دارند. گاز نمونه از لوله عبور می‌کند و پروب‌ها صدای التراسونیک را به سمت هم پخش می‌کنند. سرعت صدای التراسونیک در گاز به غلظت اکسیژن بستگی دارد؛ بنابراین، زمان رسیدن صدا به پروب مقابل نشان‌دهنده غلظت اکسیژن است 3
انواع حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن
حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن معمولاً از چهار نوع عمده هستند: الکتروشیمیایی، زیر صوتی، پارامغناطیس و لامپ زیر بحران. هر نوع حسگر دارای مزایا و معایب خود است و بسته به شرایط کاربرد و نوع گاز قابل‌اندازه‌گیری است. در زیر انواع حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن را شرح می‌دهیم:
- حسگرهای الکتروشیمیایی: این نوع حسگر با استفاده از یک الکترود قابل‌جذب و یک الکترود ثابت، جریان الکتریک را تولید می‌کند که متناسب با غلظت اکسیژن است. این حسگرها دارای دقت بالا، قابل‌حمل و قابل‌تعویض هستند. علاوه بر این، نسبت به دما، فشار و رطوبت حساس نیستند. معایب این حسگرها عبارت‌اند از: عمر کوتاه (حدود ۱۸ ماه)، نفوذپذیر بودن به گازهای دیگر (مثل CO2) و نور (مثل UV) و نامطمئن بودن در شرایط جرقه زدگی 1.
- حسگرهای زیر صوتی: این نوع حسگر با استفاده از چشمه‌های صوت، سرعت صوت را در گاز موردنظر اندازه‌گیری می‌کند. سپس با استفاده از رابطه زیر، غلظت اکسیژن را محاسبه می‌کند:
که در آن CO غلظت اکسیژن، vs سرعت صوت در گاز موردنظر، va سرعت صوت در هوا و vo سرعت صوت در اکسیژن خالص است. این حسگرها دارای مزایایی مانند: عمر طولانی، تعمیر و نگهداری آسان، قابلیت اندازه‌گیری گازهای تحت‌فشار و بدون نیاز به کالیبراسیون مکرر هستند. معایب این حسگرها عبارت‌اند از: قیمت بالا، حساس‌بودن به دما و رطوبت و نامطمئن بودن در شرایط جرقه زدگی 2.
- حسگرهای پارامغناطیس: این نوع حسگر با استفاده از یک میدان مغناطیس، گاز موردنظر را به دو جریان تقسیم می‌کند. سپس با استفاده از یک ترازو، تفاوت وزن جریان‌ها را اندازه‌گیری می‌کند. این تفاوت وزن نشان‌دهنده تفاوت قابل‌جذب بودن گازها در میدان مغناطیس است. اکسیژن دارای خاصیت پارامغناطیس است، یعنی در میدان مغناطیس جذب می‌شود؛ بنابراین، جریان حاوی اکسیژن سبک‌تر از جریان حاوی گاز دیگر خواهد بود. با استفاده از رابطه زیر، غلظت اکسیژن را محاسبه می‌کند:
که در آن CO غلظت اکسیژن، W1 و W2 وزن جریان‌های حاوی گازهای مختلف هستند. این حسگرها دارای مزایایی مانند: دقت بالا، عمر طولانی، قابل‌استفاده برای گازهای تحت‌فشار و بدون نفوذپذیر بودن به گازهای دیگر هستند. معایب این حسگرها عبارت‌اند از: قابل‌تکثیر پذیر بودن از دما و فشار، نامطمئن بودن در شرایط جرقه زدگی و نامطمئن بودن در شرایط کمبود اکسیژن 3.
- حسگرهای لامپ زیر بحران: این نوع حسگر با استفاده از یک لامپ کاتد سرد، فوتوآمپل با تقویت‌کننده و چشمه نور، نور را به گاز موردنظر تابانده و شدت نور عبور کرده را اندازه‌گیری می‌کند. این شدت نور به غلظت اکسیژن در گاز به گاز وابسته است. اکسیژن دارای خاصیت جذب نور در طول‌موج ۷۶۰ نانومتر است، یعنی نور با این طول‌موج توسط اکسیژن کمتر عبور می‌کند؛ بنابراین، با کاهش غلظت اکسیژن، شدت نور عبور کرده افزایش می‌یابد. با استفاده از رابطه زیر، غلظت اکسیژن را محاسبه می‌کند:
که در آن CO غلظت اکسیژن، I0 شدت نور در هوا، Iشدت نور در گاز موردنظر و Ib شدت نور در اکسیژن خالص است. این حسگرها دارای مزایایی مانند: دقت بالا، عمر طولانی، قابل‌استفاده برای گازهای تحت‌فشار و بدون نفوذپذیر بودن به گازهای دیگر هستند. معایب این حسگرها عبارت‌اند از: قابل تأثیرپذیر بودن از دما و فشار، نامطمئن بودن در شرایط جرقه زدگی و نامطمئن بودن در شرایط کمبود اکسیژن.
هر خلوص سنج اکسیژن با نوع خاصی از این حسگرها کار می‌کند
انواع خلوص سنج اکسیژن بسته به نوع حسگر، رابط کاربر، قابلیت اتصال به کامپیوتر، رطوبت و دمای عملکرد، رزولوشن و دقت اندازه‌گیری، زمان واکنش و خاموش‌شدن خودکار متفاوت هستند. برخی از مدل‌های معروف خلوص سنج اکسیژن عبارت‌اند از:
- OXYLOGGER PE1012: این خلوص سنج با روش الکتروشیمیایی عمل می‌کند و قابل‌استفاده برای تست خروجی دستگاه‌های اکسیژن‌ساز و کپسول‌های اکسید کاربرد: خلوص سنج اكسيژن است. دارای صفحه‌نمایش LCD، رابط USB، رطوبت و دمای عملکرد 0 تا 40 درجه سانتی‌گراد و رزولوشن و دقت 1 درصد است. زمان واکنش آن زیر 13 ثانیه است و پس از 3 دقیقه خاموش می‌شود 4
- OxiQuant S Envitec: این خلوص سنج با روش پارامغناطیس عمل می‌کند و قابل‌استفاده برای تست خروجی دستگاه‌های اکسید کاربرد: خلوص سنج اکسیژن‌ساز تحت‌فشار است. دارای صفحه‌نمایش LED، رابط RS232، رطوبت و دمای عملکرد -10 تا 50 درجه سانتی‌گراد و رزولوشن و رزولوشن و دقت 0.1 درصد است. زمان واکنش آن زیر 5 ثانیه است و پس از 10 دقیقه خاموش می‌شود.
- OxySense 325i: این خلوص سنج با روش التراسونیک عمل می‌کند و قابل‌استفاده برای تست خروجی دستگاه‌های اکسید کاربرد: خلوص سنج اکسیژن‌ساز، سیلندرهای اکسید کاربرد: خلوص سنج و لوله‌های سانترال است. دارای صفحه‌نمایش LCD، رابط RS485، رطوبت و دمای عملکرد -20 تا 60 درجه سانتی‌گراد و رزولوشن و دقت 0.01 درصد است. زمان واکنش آن زیر 2 ثانیه است و پس از 15 دقیقه خاموش می‌شود.
پارامترهای مؤثر بر عملکرد حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن
پارامترهای مؤثر بر عملکرد حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن عبارت‌اند از: دما، فشار، رطوبت، جرقه زدگی، کمبود اکسیژن و حضور گازهای دیگر. بسته به نوع حسگر، پاسخ به این پارامترها متفاوت است. به‌طورکلی، دما و فشار می‌توانند سرعت صوت، قابل‌جذب بودن و جذب نور را تغییر دهند و در نتیجه تأثیر منفی بر دقت حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن داشته باشند. رطوبت می‌تواند باعث خوردگی الکترودها و تغییر خصوصیات الکتروشیمیایی حسگر شود. جرقه زدگی می‌تواند باعث سوختگی الکترودها و تخریب لامپ‌ها شود. کمبود اکسیژن ممکن است باعث عدم قطع حسگر شود و خطای سیستم را نشان دهد. حضور گازهای دیگر ممکن است باعث نفوذپذیر شدن حسگر شود و پاسخ آن را تغییر دهد.
روش‌های کالیبراسیون، تعمیر و نگهداری حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن
برای بهبود عملکرد حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن، لازم است که روش‌های مناسب کالیبراسیون، تعمیر و نگهداری را انجام داد. کالیبراسیون یعنی تطبیق پاسخ حسگر با گازهای استاندارد با غلظت معلوم اکسیژن. این کار می‌تواند به‌صورت دستی یا خودکار انجام شود. تعمیر و نگهداری حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن، شامل بررسی وضعیت فیزیکی و شیمیایی حسگر، تعویض قطعات فرسوده یا خراب، تمیزکردن سطوح حساس و رفع اشکالات سیستم است. این کار می‌تواند به‌صورت دوره‌ای یا بر اساس نیاز انجام شود.
خلاصه مطلب
خلوص سنج اکسيژن یک دستگاه مفید و کارآمد است که در زمینه‌های مختلف پزشکی، صنعتی، آزمایشگاهی و … کاربرد دارد. این دستگاه با استفاده از روش‌های مختلف عمل می‌کند و قابل‌حمل یا ثابت است. این دستگاه با نشان‌دادن درصد خلوص اکسيژن، به کاربران کمک می‌کند تا مقدار مناسب اکسيژن را برای کاربرد خود تعيين كنند. برای استفاده صحيح و ايمن از خلوص سنج اكسيژن، باید دستورالعمل‌های کارخانه سازنده، اصول ايمني و استانداردهای ملي و بين‌المللي را رعايت كرد.
در این مقاله شما را با حسگرهای اکسیژن خلوص سنج اکسیژن آشنا کردیم و انواع، کاربردها، پارامترهای مؤثر بر عملکرد این حسگرها و روش‌های کالیبراسیون، تعمیر و نگهداری آن‌ها را بیان نمودیم. شرکت بهبود گستر لیام با تولید دستگاه‌هایی کارآمد، سعی در عرضه باکیفیت‌ترین محصولات به مشتریانش را دارد. برای کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان بهبود گستر لیام در ارتباط باشید.
