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Was ist Gaserkennung?

VORBEUGENDE SICHERHEITSMASSNAHMEN

Gaserkennung gehört zu einer Reihe vorbeugender Sicherheitsmaßnahmen. Sie spürt abnormale Gaskonzentrationen in einer bestimmten Umgebung auf, bevor diese die Ursache von Ereignissen (Explosion, Brand, Vergiftung usw.) mit dramatischen Folgen für Menschen und Sachobjekte sein können.

Weil es um Sicherheit geht, ist es wichtig, dass die Gaserkennung strengen Qualitätskontrollen unterworfen wird – sowohl bei Konstruktion und Produktion als auch bei Indienststellung und Wartung. Diese Kontrollen werden von verschiedenen offiziellen Einrichtungen durchgeführt, die eine uneingeschränkte Zuverlässigkeit garantieren.


ZUSAMMENSETZUNG EINES GASERKENNUNGSSYSTEMS

Ein Gaserkennungssystem besteht aus:

  • Detektoren für ein oder mehrere Gase, die je nach Bedarf eine ATEX-Zulassung haben (1)
  • Zentralen, die die Informationen von den Detektoren (2) empfangen und anhand verschiedener Peripheriegeräte auf die Meldung reagieren (Schließen der Einlassventile, Steuerung der Belüftungsanlage, der Alarmtafeln oder Sirenen usw.) (3).

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Erkannte Gase

Die meisten explosiven oder toxischen Gase sowie Sauerstoff können auf geeignete Weise erkannt und gemessen werden.
CH– C3H8 – C4H10 – CxH– Cl– CO – CO– H2 – O– LPG – NH3 – NO

Übersicht der wichtigsten Gase

Wichtigste Anwendungen

Übersicht der wichtigsten Anwendungen

Messprinzipien

DER KATALYTISCHEN MESSUNG

Der Fühler des Detektors besteht aus zwei Platindrähten, die elektrisch auf ca. 400 °C erhitzt werden.
Einer der beiden Drähte (1) ist mit einer aktiven katalytischen Schicht überzogen, die sich bei Anwesenheit eines brennbaren Gases stark erhitzt. Dieser Temperaturanstieg führt zu einer Erhöhung des Drahtwiderstands, der in der Zentrale gemessen wird. 
Der andere (passive) Draht (2) fungiert als thermischer Kompensator. 


DER ELEKTROCHEMISCHEN MESSUNG

Die elektrochemische Zelle besteht aus einer Messelektrode (1), einer Gegenelektrode (2) und einer Referenzelektrode (3). Diese Elektroden sind in einen Elektrolyt getaucht, welches sich in dem mit einer gasdurchlässigen Membran (4) versehenen Gehäuseinnern der Zelle befindet.
Das ins Innere der Zelle diffundierende Gas verursacht eine chemische Reaktion an Mess- und Gegenelektrode. Dies führt zu einem elektrischen Strom, der proportional zur Konzentration des anwesenden Gases ist und zwischen diesen beiden Elektroden fließt.
Dieser Strom wird vom externen Stromkreis (5) gemessen, an den die Zelle angeschlossen ist. Die dritte Elektrode dient als Referenz der Messstabilität.


DER INFRAROTMESSUNG

Die Infrarotzelle basiert auf dem nichtdispersiven Infrarotmessverfahren (NDIR). Sie besteht aus einem folgende Elemente beinhaltenden Gehäuse:

  • eine Diffusionsmembran (1)
  • eine Messkammer (2)
  • eine IR-Strahlungsquelle (3)
  • ein aktiver Sensor (4)
  • ein Referenzsensor (4’)

Das in die Messkammer eindringende Gas absorbiert in einem bestimmten Wellenlängenbereich einen Teil der von der IR-Quelle emittierten Strahlung. Der aktive Sensor misst die verbleibende IR-Strahlung und bestimmt auf diese Weise die anwesende Konzentration des Gases. Der Referenzsensor misst die IR-Strahlung in einem nicht vom Gas beeinflussten Wellenlängenbereich. Sein Signal dient der Kompensierung aller Änderungen der IR-Strahlung, die nicht auf die vom Zielgas verursachte Absorption zurückzuführen sind, wie z. B. Änderungen der Temperatur, der Feuchtigkeit usw.
Dadurch erhält man einen unter allen Bedingungen präzisen und zuverlässigen Messwert.

 


MESSPRINZIP MIT EINEM HALBLEITER

Die Zelle besteht aus einem nichtleitenden Stoff, zum Beispiel Silizium (1), auf den ein Metalloxidhalbleiter (2) aufgetragen wird. 

Zwei Elektroden, die an eine Messvorrichtung angeschlossen sind, werden mit dem Halbleiterstoff (3) verbunden. 

In Abwesenheit von Gas ionisiert der Sauerstoff auf der Oberfläche der Messzelle und wird diese zum
Halbleiter. 

Wenn ein Gas in die Zelle eindringt, ersetzen diese Moleküle die Sauerstoffionen und führen zu einer Verringerung der Resistenz zwischen den beiden ElektrodenDiese Variation wird elektrisch gemessen (4) und steht im Verhältnis zur vorhandenen Gaskonzentration. 

Ein Heizelement (5) ermöglicht die Stabilisierung der Temperatur in der Messzelle. Hierdurch werden der Messvorgang verbessert und der Einfluss von Außentemperaturschwankungen verringert.