Detectieprincipes: hoe werken gasdetectors?

Gasdetectie is onmisbaar voor de veiligheid op vele werkplekken: van industriële fabrieken tot parkeergarages en stookruimtes. Moderne gasdetectoren gebruiken verschillende technieken om (gevaarlijke) gassen in de lucht te detecteren. Denk hierbij aan brandbare- of giftige gassen. Voor elk type gas worden verschillende principes en sensortechnologieën gebruikt. We leggen de belangrijkste even uit!

De meting van brandbare gassen

Brandbare gassen zijn gassen die bij menging met zuurstof en een ontsteking (zoals een vonk of hoge temperatuur) een ontbranding kunnen veroorzaken. Denk hierbij aan stoffen zoals methaan, propaan, waterstof en ammoniak. Er zijn diverse sensoren welke de gasniveaus van deze gassen kunnen meten zoals:

• Katalytische sensoren

Katalytische sensoren, ook wel hitte-genererende sensoren genoemd, maken gebruik van de eigenschap van brandbare materialen om bij verbranding energie vrij te geven. Wanneer methaan bijvoorbeeld verbrandt, reageert het met zuurstof en produceert het kooldioxide, water en energie (=warmte).

Een katalytische sensor bestaat uit twee keramische kralen, ook wel pellistors genoemd, die elk zijn voorzien van een platinaspiraal en tot ongeveer 400 °C worden verhit. Eén van de kralen is bedekt met een katalytische coating, waardoor methaan aan het oppervlak oxideert en energie vrijgeeft, wat de spoel verder verhit en de elektrische weerstand verhoogt. De andere kraal is ongecoat en fungeert als referentie. Door deze weerstandsveranderingen te meten via een Wheatstone-brug, kan de sensor zeer nauwkeurig bepalen hoeveel methaan er in de lucht aanwezig is en zo het explosiegevaar inschatten.

• Infraroodsensoren

Infraroodsensoren maken gebruik van het vermogen van gassen om licht binnen een bepaald spectrum te absorberen. Voor koolwaterstoffen is dit meestal rond de 3,4 μm.

Een lichtstraal wordt door een cuvet gestuurd en een detector meet hoeveel licht wordt geabsorbeerd door de aanwezige gasmoleculen. Een tweede lichtstraal op een andere golflengte helpt om omgevingsfactoren zoals vochtigheid en temperatuur te compenseren. Infraroodsensoren hebben geen zuurstof nodig, kunnen niet vergiftigd worden en kunnen zeer hoge gevoeligheden bereiken door een lange cuvet te gebruiken. Ze zijn echter beperkt tot het detecteren van specifieke stoffen en zijn vaak duurder dan katalytische sensoren.

• Vlamtemperatuursensoren

Vlamtemperatuursensoren meten de temperatuurverhoging in een vlam die is veroorzaakt door de aanwezigheid van brandbare gassen. Vlamtemperatuursensorenzijn volledig resistent tegen gifstoffen en detecteren alle brandbare gassen. Daarentegen vereisen ze wel brandstof en zuurstof, en de meting is complex en ligt op een hoger prijsniveau. 

De meting van ZZS-en en overige giftige stoffen.

ZZS-en en overige giftige stoffen zijn schadelijk voor de gezondheid van uw medewerkers en de leefomgeving, zelfs in lage concentraties. Deze stoffen vindt je o.a. in de industrie en laboratoria. Denk hierbij aan koolstofmonoxide, benzeen, waterstofsulfide, stikstofdioxide, enz. Er zijn verschillende sensoren die de gasniveaus van deze gassen kunnen meten zoals:

• Elektrochemische sensoren

Elektrochemische sensoren werken als een batterij die reageert op specifieke gassen. Wanneer een gas de werkelektrode bereikt, vindt een chemische reactie plaats die elektronen produceert of verbruikt. Deze elektronen stromen via een meetapparaat naar de tegenelektrode, waardoor een elektrische stroom ontstaat die evenredig is met de gasconcentratie. Elektrochemische sensoren zijn extreem gevoelig en kunnen zelfs lage concentraties detecteren. Ze zijn ook zeer specifiek en hebben geen hulpenergie nodig. Ze meten daarentegen alleen reactieve gassen en het sensorsignaal is recht evenredig met de concentratie.

• PID-sensoren (Photo Ionisation Detection)

PID-sensoren gebruiken hoogenergetisch UV-licht om gasmoleculen te ioniseren. Deze geladen deeltjes worden vervolgens door een elektrisch geladen cuvet geleid, waar ze hun lading verliezen en een meetbare ontlaadstroom creëren. De stroom is gelijk aan de concentratie van het gas.

PID-sensoren zijn extreem gevoelig en kunnen veel verschillende stoffen detecteren, inclusief relatief inerte gassen. Daarentegen meten ze aspecifiek en geven ze bij het meten van mengsels alleen een somsignaal.

Welke sensor moet je gebruiken?

Het is belangrijk om de verschillende sensortechnologieën en hun toepassingen te begrijpen. Of het nu gaat om het detecteren van brandbare of giftige gassen, de keuze voor de juiste sensor maakt het verschil in de veiligheid van medewerkers en de omgeving. Laat je daarom altijd goed adviseren door een expert!