Varnost na prvem mestu! V mnogih industrijskih procesih so potrebne tudi nekatere strupene spojine, vključno s klorom za proizvodnjo plastike, agrokemičnih in farmacevtskih izdelkov; fosfin in arzin za proizvodnjo polprevodnikov in vodikov cianid, ki se sprošča pri gorenju embalaže. Zelo pomembno je vedeti, da takšne nevarne koncentracije obstajajo.
V Združenih državah Amerike sta Nacionalni inštitut za varnost in zdravje (NIOSH) in ameriška vladna konferenca industrijskih higienikov (ACGIH) ugotovili meje za kratkoročno in dolgoročno izpostavljenost za več strupenih industrijskih plinov. Mejna vrednost praga – časovno merjeno povprečje (TLV-TWA) je koncentracija TWA, do katere je večina delavcev lahko izpostavljenih večkrat v 8-urnem delavniku brez škodljivih učinkov. Mejna vrednost praga kratkotrajne izpostavljenosti (TLV-STEL) je koncentracija, do katere je večina delavcev lahko kadarkoli izpostavljena za kratek čas brez draženja, poškodb ali prizadetosti. Koncentracija, ki je nevarna za življenje ali zdravje (IDLHC) je meja koncentracije, ki pomeni takojšnjo ali kasnejšo nevarnost za življenje ali bi povzročila nepopravljive škodljive učinke na zdravje, ali da bi omejevala sposobnost posameznika, da se izogne nevarnosti brez tuje pomoči. Tabela 1 prikazuje omejitve za nekaj najpogostejših plinov.
Elektrokemijski senzorji ponujajo več prednosti za instrumente, ki zaznavajo ali merijo koncentracije strupenih plinov. Večina senzorjev je občutljivih na specifični plin in imajo uporabno ločljivost v okviru koncentracije enega dela plina na milijon. Delujejo z zelo nizkimi tokovi, zaradi česar so zelo primerni za prenosne instrumente, ki jih napajamo z baterijami. Ena od zelo pomembnih značilnosti elektrokemijskih senzorjev je njihov počasen odziv: ob priključitvi napajanja na senzor lahko traja nekaj m
inut, da se ustali na svojih končnih izhodnih vrednostih in če je izpostavljeno koncentraciji plina v sredini lestvice, lahko traja 25-40 sekund, da doseže 90% svoje končne izhodne vrednosti.
V tem članku je opisan prenosni detektor ogljikovega monoksida (CO) z uporabo elektrokemičnega senzorja. IDLH koncentracija CO je veliko večja kot pri večini drugih strupenih plinih, zaradi česar je relativno varen za uporabo. Kljub temu je CO je še vedno smrtno nevaren, zato je potrebna izjemna previdnost in ustrezno prezračevanje pri preskušanju tukaj opisanih vezij.
Doseganje čim daljše življenjske dobe baterije v prenosnih instrumentih je najpomembnejši cilj v tej aplikaciji, tako da je skrb za čim manjšo porabo energije ključnega pomena. V tipičnih sistemih z nizko porabo se vezje za merjenje vklopi, izvede meritve, nato pa se zaustavi s prehodom v stanje pripravljenosti. V tej aplikaciji pa mora vezje za merjenje obdržati neprekinjeno napajanje zaradi dolge časovne konstante elektrokemičnega senzorja. Na srečo počasen odziv omogoča tudi uporabo micropower ojačevalnikov, uporov visokih ohmskih upornosti in nizkofrekvenčnih filtrov, ki zmanjšujejo nivo Johnsonovega in 1 / f šuma. Poleg tega se z enopolnim napajanjem izognemo izgubam, ki nastanejo pri bipolarnem napajanju.
Načrtovanje detektorja strupenih plinov z nizko porabo
