Εισαγωγή
Η αξιοπιστία και η ακρίβεια της τεχνολογίας μέτρησης εκπομπών Testo έχουν κερδίσει πολύ καλή φήμη στους πελάτες παγκοσμίως. Τυπικές εφαρμογές είναι η ρύθμιση και η παρακολούθηση συστημάτων θέρμανσης, καθώς και οι μετρήσεις σε συνδυασμένες μονάδες παραγωγής θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας, κινητήρες και τουρμπίνες. Ανάλογα με τις ρυθμίσεις του καυσίμου και της εγκατάστασης, ο πίνακας αερίων σε αυτές τις εργασίες είναι αρκετά γνωστός.
Πέραν τούτου, τα όργανα μέτρησης εκπομπών από την Testo χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση των πιο διαφορετικών διεργασιών, στις οποίες η σύνθεση του αερίου μπορεί να ποικίλει σημαντικά. Αυτό το άρθρο ασχολείται με το ζήτημα της πιθανής διασταυρούμενης ευαισθησίας των αερίων που συναντώνται εδώ και του τρόπου αντιμετώπισης της.
Διασταυρούμενες ευαισθησίες σε αισθητήρες αερίων
Ο όρος διασταυρούμενη ευαισθησία περιγράφει το γεγονός ότι ένας αισθητήρας αντιδρά όχι μόνο στην παράμετρο στόχο, αλλά και σε άλλες παραμέτρους επηρεασμού.
Για να το θέσουμε με άλλον τρόπο: Ένας αισθητήρας με διασταυρούμενη ευαισθησία δεν έχει τέλεια επιλεκτικότητα.
Αυτό είναι ιδιαίτερα δύσκολο για τους αισθητήρες αερίων, καθώς η μέτρηση μιας συγκεκριμένης συγκέντρωσης αερίου θα πρέπει ιδανικά να είναι εφικτή σε έναν πίνακα αερίων οποιασδήποτε πολυπλοκότητας – με εκατοντάδες αέρια και ατμούς να παρεμποδίζουν ενδεχομένως την επιλεκτικότητα. Συνεπώς, δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι σχεδόν όλες οι αρχές μέτρησης που χρησιμοποιούνται στους αισθητήρες αερίων παρουσιάζουν διασταυρούμενη ευαισθησία στα συνοδευτικά αέρια.
Για παράδειγμα, τα παραμαγνητικά όργανα μέτρησης για το οξυγόνο αντιδρούν επίσης στο διοξείδιο του αζώτου και η αμμωνία και το διοξείδιο του άνθρακα δρουν ως παρεμβατικές παράμετροι σε μεθόδους χημειοφωταύγειας για τον προσδιορισμό των οξειδίων του αζώτου. Οι ηλεκτροχημικοί αισθητήρες αερίων που χρησιμοποιούνται στα όργανα μέτρησης της Testo παρουσιάζουν επίσης διασταυρούμενες ευαισθησίες.
Διασταυρούμενες ευαισθησίες σε ηλεκτροχημικούς αισθητήρες αερίων και στρατηγικές αντιστάθμισης
Η λειτουργική αρχή ενός ηλεκτροχημικού αισθητήρα αερίων εξηγείται στο παρακάτω διάγραμμα. Το προς μέτρηση αέριο, για παράδειγμα το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), πρέπει να διέρχεται από ένα φράγμα διάχυσης (τριχοειδές ή μεμβράνη) και στην περίπτωση ορισμένων τύπων αισθητήρων ένα χημικό φίλτρο και στη συνέχεια να φθάνει στο λεγόμενο ηλεκτρόδιο εργασίας.
Αυτό “επιπλέει” σε έναν ηλεκτρολύτη, δηλαδή σε ένα όξινο ή αλκαλικό, υδατικό διάλυμα. Το μόριο αερίου ενεργοποιεί μια χημική αντίδραση στο ηλεκτρόδιο εργασίας και σχηματίζονται ιόντα, για παράδειγμα πρωτόνια (Η+), τα οποία φθάνουν στο αντίθετο ηλεκτρόδιο, όπου αντιδρούν με το οξυγόνο που υπάρχει ως διάλυμα στον ηλεκτρολύτη.
Ταυτόχρονα δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα το οποίο εκτρέπεται σε εξωτερικό κύκλωμα και χρησιμεύει ως μέτρο της υπάρχουσας συγκέντρωσης αερίου. Το τρίτο ηλεκτρόδιο (ηλεκτρόδιο αναφοράς) χρησιμοποιείται για τη σταθεροποίηση του σήματος του αισθητήρα.
Για να πραγματοποιηθούν αυτές οι χημικές αντιδράσεις στα ηλεκτρόδια, πρέπει να περιέχουν ένα ευγενές μέταλλο (πχ. πλατίνα) ως καταλύτη. Η επιλογή κατάλληλων καταλυτικών υλικών για τα ηλεκτρόδια είναι περιορισμένη και τα αντίστοιχα υλικά καταδεικνύουν τις καταλυτικές τους επιδράσεις με διαφορετικά αέρια.
Με την ανάμειξη διαφορετικών καταλυτών, η επιλεκτικότητα σε ένα συγκεκριμένο αέριο μπορεί να αυξηθεί. Ωστόσο, είναι αναπόφευκτο οι ηλεκτροχημικοί αισθητήρες αερίων να εμφανίζουν διασταυρούμενες ευαισθησίες.
Ένα ηλεκτρόδιο πλατίνας, για παράδειγμα, έχει υψηλή καταλυτική δραστικότητα και σε έναν αισθητήρα αερίου για CO γεμάτο με υδατικό, αραιωμένο θειικό οξύ, θα δείξει επίσης τα διασταυρούμενα αέρια ΝΟ, ΝΟ2, SΟ2 και Η2.
Οπότε, πώς μπορούν να ελαχιστοποιηθούν αυτές οι ανεπιθύμητες διασταυρούμενες ευαισθησίες σε αισθητήρες αερίων και όργανα μέτρησης αερίων, προκειμένου να επιτευχθεί μια αξιόπιστη και ακριβής απεικόνιση της συγκέντρωσης αερίων ακόμη και σε άγνωστα και πολύπλοκα αέρια μείγματα;
Προβλέπονται διάφορες στρατηγικές:
Καταλυτικά υλικά
Η πιο σημαντική προσέγγιση είναι, όπως ήδη αναφέρθηκε, μια στοχευμένη επιλογή καταλυτικών υλικών και μιγμάτων για το ηλεκτρόδιο και του αντίστοιχου κατάλληλου ηλεκτρολύτη. Συνολικά, η τεχνολογία των εμπορικά διαθέσιμων ηλεκτροχημικών αισθητήρων αερίου έχει φθάσει σε ένα καλά αναπτυγμένο επίπεδο.
Εντούτοις, λεπτομερώς, μπορεί να επιτευχθεί περαιτέρω πρόοδος. Για παράδειγμα, ένας πρόσφατα διαθέσιμος αισθητήρας SO2 μη ευαίσθητος σε CO περιγράφεται στη συνέχεια.
Τάση πόλωσης
Η επιλογή μιας κατάλληλης τάσης πόλωσης για το ηλεκτρόδιο εργασίας μπορεί επίσης να οδηγήσει σε βελτίωση της επιλεκτικότητας. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, σε αισθητήρες NO.
Το ηλεκτρόδιο εργασίας χρησιμοποιεί γραφίτη ως υλικό καταλύτη και πρόσθετη τάση πόλωσης 300 mV πάνω από το ηλεκτρόδιο αναφοράς, το οποίο είναι επίσης ενσωματωμένο στον αισθητήρα. Και εδώ χρησιμοποιείται υδατικό θειικό οξύ ως ηλεκτρολύτης.
Το ηλεκτροχημικό δυναμικό αυτού του συστήματος του επιτρέπει να επιδεικνύει NO - όχι όμως, ή τουλάχιστον ελάχιστα, τα συνοδευτικά αέρια NO2 και CO, πράγμα που δίνει στους αισθητήρες ηλεκτροχημικού αερίου συγκριτικά υψηλό επίπεδο επιλεκτικότητας.
Φίλτρα
Πολλοί ηλεκτροχημικοί αισθητήρες αερίων χρησιμοποιούν χημικά φίλτρα κατά των διασταυρούμενων επιδράσεων. Προκειμένου να εκπληρωθεί η λειτουργία του φίλτρου, το υλικό φίλτρου πρέπει να διατηρεί τα παρεμβαλλόμενα συνοδευόμενα αέρια, επιτρέποντας παράλληλα στο αέριο στόχο να διεισδύει χωρίς εμπόδια.
Αυτό μπορεί να επιτευχθεί όταν το αέριο στόχος τείνει να αντιδρά αργά και τα παρεμβαλλόμενα αέρια που το συνοδεύουν τείνουν να είναι αντιδραστικά. Ο ηλεκτροχημικός αισθητήρας αερίου για CO χρησιμοποιείται εδώ ως παράδειγμα. Ένα υλικό φίλτρου με βάση το υπερμαγγανικό κάλιο απορροφά και δεσμεύει τα διασταυρούμενα αέρια ΝΟ, ΝΟ2 και SΟ2 και επιτρέπει στο CO, καθώς επίσης και στο διασταυρούμενο αέριο Η2 να διαπεράσει ανεμπόδιστα.
Με αυτόν τον τρόπο, το υλικό εξαντλείται. Για το λόγο αυτό, το εξάρτημα φίλτρου τοποθετείται συνήθως μετά το φράγμα διάχυσης, το οποίο ελέγχει και περιορίζει την πρόσβαση αερίου στον αισθητήρα. Αυτό σημαίνει ότι μόνο ένα μικρό μέρος του αερίου που περιβάλλει τον αισθητήρα ή μεταφέρεται σε αυτόν για τη μέτρηση πρέπει να φιλτραριστεί. Το πλεονέκτημα αυτού του απορροφητικού φίλτρου είναι το υψηλό επίπεδο αποτελεσματικότητάς του. Το μειονέκτημά του είναι η περιορισμένη χωρητικότητα και η διάρκεια ζωής του.
Η πρόκληση αυξάνεται όταν το αέριο στόχος τείνει να είναι αντιδραστικό και τα παρεμβαλλόμενα αέρια που το συνοδεύουν τείνουν να αντιδρούν αργά. Υπάρχουν μόνο λίγα αποτελεσματικά μέσα φιλτραρίσματος για αυτόν τον συνδυασμό. Στους αισθητήρες SO2 χρησιμοποιείται θειικό άργυρο ως μέσο φιλτραρίσματος για H2S και HCl. Σε αισθητήρες NO, χρησιμοποιείται οξείδιο αργύρου, το οποίο διατηρεί το SO2.
Στην περίπτωση αυτή, ο μηχανισμός είναι λίγο διαφορετικός από τα απορροφητικά φίλτρα που περιγράφονται παραπάνω: Το διασταυρούμενο αέριο προσροφάται στο μέσο του φίλτρου, δηλαδή εναποτίθεται στην επιφάνεια του. Πρόκειται για μια φυσική διεργασία, η οποία εξαρτάται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και τη συγκέντρωση του διασταυρούμενου αερίου σε σχέση με τη διαθέσιμη επιφάνεια του υλικού του φίλτρου.
Μια ξαφνική αύξηση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος, για παράδειγμα, μπορεί να διαλύσει την προσκόλληση προσρόφησης, επιτρέποντας στο διασταυρούμενο αέριο να διαχωριστεί από το φίλτρο και να ενεργοποιήσει ένα σήμα παρεμβολής στο ηλεκτρόδιο εργασίας. Ένα θετικό αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας προσρόφησης είναι η δυνατότητα αναγέννησης φίλτρου όταν δεν υπάρχει πλέον διασταυρούμενο αέριο στο περιβάλλον και αποδεσμεύεται αργά από το φίλτρο λόγω της κλίσης συγκέντρωσης. Η χωρητικότητα του φίλτρου είναι επομένως πιο μεταβλητή από ό, τι στην περίπτωση των απορροφητικών χημικών φίλτρων.
Ως ειδική περίπτωση μεταξύ των ηλεκτροχημικών αισθητήρων αερίου, θα πρέπει επίσης να περιγραφεί ο αισθητήρας CO με αντιστάθμιση Η2: Το υδρογόνο επιδεικνύεται ομοίως καλά σε ηλεκτρόδια πλατίνας σε υδατικό θειικό οξύ ως μονοξείδιο του άνθρακα και, όπως το CO, δε μπορεί να συγκρατηθεί χημικά ή φυσικά σε ένα φίλτρο.
Ωστόσο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί το υψηλό επίπεδο κινητικότητας αυτού του πολύ μικρού μορίου με την εγκατάσταση ενός επιπλέον βοηθητικού ηλεκτροδίου του ίδιου σχεδιασμού με το ηλεκτρόδιο εργασίας και τοποθετημένο πίσω του σε έναν αισθητήρα CO.
Λόγω των διαφορετικών κινητικοτήτων των δύο μορίων, μια σημαντική ποσότητα φθάνει σε αυτό το ηλεκτρόδιο μόνο για το Η2 και ενεργοποιεί ένα σήμα, ενώ το CO μεταφέρεται σχεδόν πλήρως στο ηλεκτρόδιο εργασίας.
Οι διαφορετικές ευαισθησίες αυτών των δύο ηλεκτροδίων στα δύο αέρια επιτρέπουν να διακρίνεται ποιο από τα δύο αέρια υπάρχει στην όποια συγκέντρωση, επιτρέποντας την αντιστάθμιση για την επίδραση του Η2 στη μέτρηση CO.
Σε αντίθεση με την κλασική διασταυρούμενη ευαισθησία που περιγράφεται παραπάνω, παρατηρείται διαφορετικός αντίκτυπος στους ηλεκτροχημικούς αισθητήρες O2: Το διοξείδιο του άνθρακα ως συνοδευτικό αέριο δεν ενεργοποιεί χημική αντίδραση στο ηλεκτρόδιο εργασίας, ωστόσο ως όξινο αέριο αντλείται από το αλκαλικούς ηλεκτρολύτες, επηρεάζοντας έτσι την ελεγχόμενη πρόσβαση του Ο2 στον αισθητήρα. Αυτή η παρέμβαση στην ανίχνευση του αερίου στόχου από ένα διασταυρούμενο αέριο είναι επίσης γνωστή από άλλες αρχές μέτρησης και αναφέρεται ως σβέση.
Συνοπτικά, μπορεί κανείς να αποδείξει ότι οι διασταυρούμενες ευαισθησίες μπορούν να αποφευχθούν ή να ελαχιστοποιηθούν με διάφορες στρατηγικές (επιλογή υλικού ηλεκτροδίου, επιλογή τάσης πόλωσης, φίλτρα, αντιστάθμιση χρησιμοποιώντας βοηθητικό ηλεκτρόδιο). Σε ορισμένους τύπους αισθητήρων παραμένει μια διασταυρούμενη ευαισθησία. Η ενδεχόμενη επιρροή της πρέπει να λαμβάνεται υπόψη όταν πρόκειται να αναλυθεί πίνακας αερίου με άγνωστη σύνθεση.
Αντιστάθμιση των διασταυρούμενων ευαισθησιών
Η διασταυρούμενη ευαισθησία μπορεί να αντισταθμιστεί για την εμφάνιση σε ένα όργανο μέτρησης. Προϋπόθεση για αυτό είναι ότι η συγκέντρωση του παρεμβαλλόμενου αερίου μετράται χωριστά. Και για ακριβή αντιστάθμιση, η ακριβής τιμή διασταυρούμενης ευαισθησίας θα πρέπει να είναι γνωστή και να χρησιμοποιείται.
Για παράδειγμα, ένας τυπικός ηλεκτροχημικός αισθητήρας ΝΟ αντιδρά επίσης στο NO2 με διασταυρούμενη ευαισθησία περίπου 5%. Αυτό σημαίνει ότι η απόκριση σήματος στο NO2 είναι μόνο περίπου 5% ή ένα εικοστό ανάλογο με το ΝΟ. Εάν, για παράδειγμα, 100 ppm ΝΟ και 100 ppm NO2 είναι εξίσου παρόντα, ο αισθητήρας παράγει το ίδιο σήμα με αυτό των 105 ppm ΝΟ.
Αν το NO2 μετριέται ξεχωριστά στα 100 ppm, τα υπολογιζόμενα 5 ppm μπορούν να αφαιρεθούν για την ένδειξη ΝΟ, έτσι ώστε να εμφανιστεί η σωστή τιμή των 100 ppm. Παρομοίως, η επίδραση σβέσης του CO 2 που περιγράφηκε παραπάνω μπορεί να αντισταθμιστεί ακολούθως έναντι της
μέτρησης Ο2, εφόσον είναι γνωστή η συγκέντρωση του CO2.
Στους αναλυτές καυσαερίων Testo χωρίς χωριστή μέτρηση CO₂, αυτή η αντιστάθμιση λειτουργεί με την τιμή CO₂ που υπολογίζεται από την επιλογή καυσίμου. Ως κορυφαίος κατασκευαστής φορητών οργάνων μέτρησης για την ανάλυση αερίων, η Testo αναφέρει στα εγχειρίδια
οδηγιών των οργάνων τις διασταυρούμενες ευαισθησίες των εγκατεστημένων ηλεκτροχημικών αισθητήρων αερίων σε πολλά πιθανά παρεμβατικά αέρια, καθώς και τις διασταυρούμενες ευαισθησίες μεταξύ των επιμέρους τύπων αισθητήρων που εφαρμόζονται στα όργανα μέτρησης.
Αυτό επιτρέπει στον πελάτη της Testo να υπολογίσει για την ειδική εφαρμογή του εάν και για ποια παράμετρο μέτρησης πρέπει να ληφθεί υπόψη η διασταυρούμενη επιρροή.
Όρια στην αντιστάθμιση των διασταυρούμενων ευαισθησιών
Οι ηλεκτροχημικοί αισθητήρες SO2 και H2S επιδεικνύουν διασταυρούμενες ευαισθησίες σε σχετικά υψηλό αριθμό αερίων. Οι περισσότερες από αυτές τις επιδράσεις μπορούν στη συνέχεια να αντισταθμιστούν.
Εάν ο πίνακας αερίων που αναλύεται είναι άγνωστος όσον αφορά στις αναμενόμενες διασταυρούμενες συγκεντρώσεις, θα πρέπει να δίνεται προσοχή στην αξιολόγηση του αποτελέσματος μέτρησης, ειδικά για αυτές τις παραμέτρους μέτρησης, και να ελέγχεται η πιθανότητα επιρροής από ένα διασταυρούμενο αέριο.
Ιδιαιτερότητες των αναλυτών καυσαερίων και των αισθητήρων αερίων από την Testo
Χαρακτηριστικοί για τους αναλυτές καυσαερίων της Testo είναι οι ηλεκτροχημικοί αισθητήρες αερίων με αποκλειστικό σχεδιασμό Testo που είναι εγκατεστημένος σε αυτούς. Αυτοί αναπτύχθηκαν ειδικά για τις εφαρμογές και τις απαιτήσεις των πελατών της Testo.
Εκτός από άλλα μοναδικά χαρακτηριστικά, οι αισθητήρες Testo έχουν εξαιρετική διάρκεια ζωής όσον αφορά στα φίλτρα εξαρτημάτων τους, ενώ μερικοί έχουν επίσης την επιλογή ανταλλαγής στοιχείων του φίλτρου. Αυτό μειώνει ή εξαλείφει τον κίνδυνο πλήρους αντικατάστασης ενός αισθητήρα, στον οποίο έχει εξαντληθεί μόνο το φίλτρο.
Όσον αφορά στην αντιστάθμιση των διασταυρούμενων ευαισθησιών, καταβάλλεται μεγάλη προσπάθεια για τη σωστή ρύθμιση των τιμών διασταυρούμενης ευαισθησίας κατά τη διάρκεια της εργασίας προσαρμογής των αποκλειστικών αισθητήρων Testo. Εκτός από αυτό, το λογισμικό testo EasyEmission μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να επιτρέψει στον χρήστη να αναπροσαρμόσει ο ίδιος τις διασταυρούμενες ευαισθησίες.
Στην περίπτωση ορισμένων διασταυρούμενων ευαισθησιών, χρησιμοποιούνται πολύπλοκοι αλγόριθμοι αντιστάθμισης, οι οποίοι λαμβάνουν υπόψη τη συγκέντρωση και τις εξαρτήσεις θερμοκρασίας. Ως παράδειγμα, η εικόνα δείχνει την διασταυρούμενη ευαισθησία ενός αισθητήρα SΟ2 προς CO και πώς αλλάζει ανάλογα με τις συγκεντρώσεις SΟ2 και CO.
Μια ιδιαίτερη πρόκληση είναι όταν μια συγκριτικά μικρή συγκέντρωση αερίου στόχου πρέπει να μετράται μπροστά από μια πολύ υψηλή συγκέντρωση υποβάθρου ενός παρεμβαλλόμενου διασταυρούμενου αερίου - ακόμη και αν λάβει χώρα μεταγενέστερη αντιστάθμιση. Εκτός από αυτό, σε πολύ υψηλές διασταυρούμενες συγκεντρώσεις, τα χημικά φίλτρα που περιγράφηκαν παραπάνω μπορούν να υπερφορτωθούν, οδηγώντας σε μία διάσπαση του διασταυρούμενου αερίου διαμέσου του φίλτρου και σε μια ξαφνική αύξηση της τιμής μέτρησης.
Αν μια διασταυρούμενη αντιστάθμιση για μια παράμετρο μέτρησης λαμβάνει χώρα σε ένα όργανο μέτρησης Testo, η αποτελεσματικότητά του μπορεί να ελεγχθεί πειραματικά με γεφύρωση του δεύτερου αισθητήρα, ο οποίος μετρά τη διασταυρούμενη συγκέντρωση στη διαδρομή αερίου. Ο πρώτος αισθητήρας δείχνει τώρα τη συγκέντρωση του αερίου στόχου του και τη μη αντισταθμισμένη επίδραση του διασταυρούμενου αερίου. Ιδιαίτερη φροντίδα χρειάζεται με τους ηλεκτροχημικούς αισθητήρες όταν αντιμετωπίζονται δεσμοί μη κορεσμένων υδρογονανθράκων.
Αυτή η κατηγορία ουσιών περιλαμβάνει πολλούς διαλύτες και υλικά καθαρισμού, όπως ακετόνη και αλκοόλες. Εάν οι ηλεκτροχημικοί αισθητήρες αερίων εκτίθενται σε αυτούς τους ατμούς για μεγαλύτερες χρονικές περιόδους, ιδίως κατά την αποθήκευση, μπορούν να υποστούν μη αναστρέψιμη βλάβη. Το σήμα ηρεμίας τους αυξάνεται δραστικά και μειώνεται σημαντικά η ευαισθησία και ο χρόνος απόκρισης τους στο αέριο στόχο. Οι αισθητήρες που έχουν υποστεί ζημιά με αυτόν τον τρόπο πρέπει να αντικατασταθούν.
Επιτυχία στην περαιτέρω ανάπτυξη του αισθητήρα SO2
Στην παραπάνω εικόνα-διάγραμμα μπορεί κανείς να δει ότι υπάρχει μια εξαρτώμενη από τη συγκέντρωση διασταυρούμενη ευαισθησία του αισθητήρα SO2 στο CO και στο πώς αντισταθμίζεται. Ωστόσο, υπάρχουν εφαρμογές ανάλυσης αερίων, στις οποίες η συγκέντρωση CO είναι αρκετές φορές μεγαλύτερη από την συγκέντρωση SO2. Για παράδειγμα, στην κατασκευή χάλυβα, μια τυπική συγκέντρωση SO2 περίπου 10 ppm πρέπει να μετρηθεί μπροστά από ένα υπόβαθρο CO των 10.000 ppm και περισσότερο. Παρά την πραγματικά μικρή διασταυρούμενη ευαισθησία έναντι του CO, το σήμα του ηλεκτροχημικού αισθητήρα SO2 κυριαρχείται από το συστατικό CO στον πίνακα αερίων και η αντιστάθμιση ωθείται στο όριο παρά τον περίπλοκο αλγόριθμο αντιστάθμισης. Η κινεζική περιβαλλοντική αρχή EPD αναγνώρισε αυτήν την αδυναμία και κατέστησε αυστηρότερη την κατευθυντήρια γραμμή για την έγκριση οργάνων μέτρησης αερίων με ηλεκτροχημικούς αισθητήρες αερίων για την Κίνα.
Το πρότυπο HJ 57 δηλώνει ότι τα όργανα πρέπει να αποδείξουν την καταλληλότητά τους με την έκθεση σε ένα αέριο μείγμα SO2 και CO με αντίστοιχα αυξανόμενες συγκεντρώσεις και η ένδειξη SO2 πρέπει να αντιστοιχεί στην εφαρμοζόμενη συγκέντρωση SO2 εντός καθορισμένων ορίων. Η Testo είναι ο πρώτος κατασκευαστής οργάνων μέτρησης που αντέδρασε σε αυτή την αλλαγή της κανονιστικής κατάστασης στην Κίνα.
Σε συνεργασία με έναν κορυφαίο κατασκευαστή ηλεκτροχημικών αισθητήρων αερίου, έχει αναπτυχθεί ένας αισθητήρας SO2, του οποίου η διασταυρούμενη ευαισθησία CO μειώνεται στο απόλυτο ελάχιστο περ. 0,1% και κατά συνέπεια σε περίπου 1/20 της προηγούμενης τυπικής τιμής. Αυτό επιτεύχθηκε με την προσαρμογή του μείγματος καταλύτη για το ηλεκτρόδιο εργασίας. Σε αυτόν τον αισθητήρα SO2 με την ονομασία τύπου TSCi, η διασταυρούμενη ευαισθησία CO δεν είναι πλέον σημαντική στις περισσότερες εφαρμογές.
Σε ακραίες εφαρμογές με πολύ υψηλό υπόβαθρο CO, μπορεί να παρατηρηθεί ακόμη μια ασθενής αντίδραση στο CO, η οποία για την ανάγνωση SO2 στο όργανο μέτρησης Testo αντισταθμίζεται σε τιμή κοντά στο μηδέν με την ταυτόχρονη μέτρηση της συγκέντρωσης CO και την επακόλουθη υπολογισμένη αντιστάθμιση. Οι ακρίβειες μέτρησης που απαιτούνται από το κινεζικό πρότυπο HJ 57 τηρούνται από τον νέο αποκλειστικό αισθητήρα Testo TSCi SO2. Η ικανότητα απόδοσης αυτού του αισθητήρα παρουσιάζεται στις Εικ. 5a, 5b και 5c.
Οι εικόνες παρουσιάζουν την απόκριση ενός τυπικού αισθητήρα TSCi σε SΟ2 και την αύξηση των συγκεντρώσεων CO έως πάνω από 20.000 ppm πριν και μετά την αντιστάθμιση CO. Η μέτρηση SO2 είναι γρήγορη και ακριβής, η διασταυρούμενη ευαισθησία CO είναι παρούσα, αλλά τόσο μικρή ώστε να μπορεί να εξακριβωθεί μόνο με προσεκτικότερο έλεγχο (Εικ. 5b).
Η αντίστοιχη πολύ υψηλή συγκέντρωση CO πρέπει να μετρηθεί για την αντιστάθμιση της επιρροής του CO. Σε αυτή την περίπτωση, η Testo ξεχωρίζει, ειδικά με το όργανο μέτρησης testo 350 με την προαιρετική επέκταση της κλίμακας μέτρησης με ελεγχόμενη αραίωση σε χωριστή διαδρομή αερίου για τον αισθητήρα CO. Η Εικ. 5c παρουσιάζει το αποτέλεσμα της αντιστάθμισης CO. Οι μικρές κορυφές στη μέτρηση SO2 αμέσως μετά την αλλαγή στην εφαρμοζόμενη τιμή CO προκύπτουν από τις ελαφρώς διαφορετικές ταχύτητες απόκρισης των δύο συμμετεχόντων αισθητήρων. Μετά από περίπου 30 δευτερόλεπτα, επιτυγχάνεται σταθερή κατάσταση, στην οποία η επίδραση CO στην ανάγνωση SO2 αντισταθμίζεται με ακρίβεια περίπου ± 1 ppm SO2 - και αυτό βρίσκεται σε περιοχή επιρροής άνω των 20.000 ppm CO.
Συμπέρασμα
Η τεχνολογία στους ηλεκτροχημικούς αισθητήρες αερίων έχει φτάσει σε πολύ καλά αναπτυγμένο επίπεδο. Αυτοί οι αισθητήρες επιτρέπουν τη λήψη ακριβών και αξιόπιστων μετρήσεων, ακόμη και σε απαιτητικές εφαρμογές. Οι επιδράσεις από τις διασταυρούμενες ευαισθησίες δεν μπορούν να εξαλειφθούν πλήρως και πρέπει να λαμβάνονται υπόψη, ιδίως σε ειδικές περιπτώσεις, όπως η μέτρηση των αερίων επεξεργασίας ή στην περίπτωση πολύ υψηλών διασταυρούμενων συγκεντρώσεων. Η Testo εμπιστεύεται αυτή την τεχνολογία αισθητήρων και εξασφαλίζει ότι οι αισθητήρες με αποκλειστικό σχεδιασμό Testo που είναι τοποθετημένοι στους αναλυτές καυσαερίων Testo είναι καλύτερα εξοπλισμένοι έναντι διασταυρούμενων επιδράσεων.
