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Allgemeine Fragen und Antworten zu Sensoren?

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einige Fragen zu Furnieren

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1. Wie oft muss der Sensor neu kalibriert werden?
Das Intervall zwischen der Erstkalibrierung und der Neukalibrierung hängt von mehreren Faktoren ab, darunter die Betriebstemperatur des Sensors, die Luftfeuchtigkeit, die Druckbedingungen, die Art der Gase, denen er ausgesetzt ist, und die Dauer der Exposition.

2. Wie groß ist der Unterschied bei der Kreuzinterferenz?
Das Ausmaß der Interferenzunterschiede kann ganz erheblich sein. Dies wird anhand von Tests mit einer begrenzten Anzahl von Sensoren beurteilt, bei denen die Reaktion der Sensoren auf Nicht-Zielgase und nicht auf die Zielgase selbst gemessen wird. Es ist wichtig zu beachten, dass sich die Leistung des Sensors bei veränderten Umgebungsbedingungen ändern kann und dass die Kreuzinterferenzwerte zwischen verschiedenen Sensorchargen um bis zu 50 % variieren können. Daher sollten diese Variablen bei praktischen Anwendungen in vollem Umfang berücksichtigt werden, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Sensors zu gewährleisten.
3. Wird die Reaktion durch eine Pumpe vor dem Sensor beschleunigt?
Die Verwendung einer Pumpe beschleunigt nicht die eigene Reaktionsgeschwindigkeit des Sensors, aber sie kann schnell und effizient Gasproben von unzugänglichen Stellen durch den Sensor ziehen. Dadurch kann die Pumpe die gesamte Reaktionszeit des Geräts beeinflussen.
4. Kann ein Film oder Filter vor dem Sensor angebracht werden?
Eine Folie oder ein Filter kann zum Schutz vor dem Sensor angebracht werden, muss aber sicherstellen, dass kein "toter Raum" entsteht, der die Reaktionszeit des Sensors verlängern könnte.
5. Welche Faktoren sollten bei der Gestaltung eines geeigneten Probensystems berücksichtigt werden?
Bei der Konstruktion eines Probensystems ist es wichtig, Materialien zu verwenden, die eine Gasadsorption an den Oberflächen des Systems verhindern. Zu den besten Materialien gehören Polymere, PTFE, TFE und FEP. Die Gaskonzentration kann zu Feuchtigkeitskondensation führen, die den Sensor blockieren oder zu einem Überlauf führen kann. Daher sollten geeignete Dehydratoren verwendet werden, wie z. B. Nafion-Schläuche, die die Feuchtigkeit in der Kondensationsphase entfernen. Bei Hochtemperaturgasen sollte das Messgas gekühlt werden, um die Temperaturanforderungen des Sensors zu erfüllen, und es sollten geeignete Filter verwendet werden, um Partikel zu entfernen. Zusätzlich können axiale chemische Filter in das Entnahmesystem eingebaut werden, um Kreuzinterferenzen von Gasen zu vermeiden.

6. Was geschieht, wenn die Temperatur des Gases selbst von der des Sensors abweicht?
Die Eigentemperatur des Sensors bestimmt seinen minimalen Anzeigestrom, und die Temperatur der gemessenen Gasprobe hat einen gewissen Einfluss darauf. Die Geschwindigkeit, mit der Gasmoleküle durch die Poren in die Messelektrode eindringen, bestimmt das Signal des Sensors. Wenn die Temperatur des Gases, das durch die Poren diffundiert, von der Temperatur des Gases im Inneren des Sensors abweicht, kann dies die Empfindlichkeit des Sensors in gewissem Maße beeinflussen. Es kann zu einer leichten Drift oder kurzzeitigen Stromänderungen kommen, bevor das Gerät vollständig eingestellt ist.
7. Kann der Sensor kontinuierlich dem Zielgas ausgesetzt werden?
Sauerstoffsensoren können kontinuierlich Sauerstoffkonzentrationen in einem Bereich von 0-30 Volumenprozent oder Partialdrücke in einem Bereich von 0-100 Volumenprozent überwachen. Sensoren für toxische Gase werden in der Regel für die intermittierende Überwachung von Zielgasen verwendet und eignen sich nicht für die kontinuierliche Überwachung, insbesondere in Umgebungen mit hohen Konzentrationen, hoher Feuchtigkeit oder hohen Temperaturen. Um eine kontinuierliche Überwachung zu erreichen, wird manchmal eine Methode verwendet, bei der zwei (oder sogar drei) Sensoren zyklisch betrieben werden, wobei jeder Sensor maximal die Hälfte der Zeit dem Gas ausgesetzt ist und sich die andere Hälfte in frischer Luft erholt.
8. Welche Materialien werden für das Sensorgehäuse verwendet?
Wir verwenden verschiedene Kunststoffmaterialien unter Berücksichtigung der Kompatibilität mit dem internen Elektrodensystem und der Anforderungen an die Haltbarkeit der Anwendung. Zu den üblicherweise verwendeten Materialien gehören ABS, Polycarbonat oder Polypropylen. Ausführlichere Informationen finden Sie im Datenblatt des jeweiligen Sensors.
9. Ist das Innere des Sensors sicher?
Obwohl es kein Zertifikat gibt, das die Eigensicherheit belegt, kann das Produkt die Anforderungen an die innere Sicherheit zuverlässig erfüllen.
10. Wie wird der Schaltkreis getestet?
Drei- und Vier-Elektroden-Sensoren eignen sich für den Einsatz in einer speziellen Schaltung, dem so genannten Potentiostat. Der Zweck dieser Schaltung besteht darin, das Potenzial der Mess- (und Hilfs-) Elektrode im Verhältnis zur Gegenelektrode zu steuern und gleichzeitig den ein- oder ausfließenden Strom zu verstärken. Die Schaltung kann mit der folgenden einfachen Methode getestet werden:
- Entfernen Sie den Sensor.
- Verbinden Sie die Gegenelektrode mit der entsprechenden Klemme des Stromkreises.
- Messen Sie das Potenzial des Messfühlers (und der Hilfsklemme). Bei einem nicht vorgespannten Sensor sollte das Testergebnis 0 (±1mV) betragen, was der empfohlenen Offsetspannung für einen vorgespannten Sensor entspricht.
- Verbinden Sie die Messklemme (oder Hilfsklemme) mit dem Schaltkreis, um die Ausgangsspannung zu erhalten.
Die obigen Schritte können bestätigen, dass die Schaltung in den meisten Fällen normal funktioniert. Nach dem Austausch und der erneuten Befestigung des Sensors sollte die Spannung zwischen dem Mess- und dem Referenzanschluss eines nicht vorgespannten Sensors immer noch Null sein oder der empfohlenen Offsetspannung eines vorgespannten Sensors entsprechen.
In den meisten Fällen können die oben genannten Schritte bestätigen, dass der Schaltkreis normal funktioniert. Nach dem Austausch und der erneuten Befestigung des Sensors sollte die Spannung zwischen den Mess- und Referenzelektroden eines nicht vorgespannten Sensors nahe Null liegen oder der empfohlenen Offset-Spannung eines vorgespannten Sensors entsprechen.
Im Allgemeinen können die Sensoren nicht in einem herkömmlichen Reinigungssystem gereinigt werden, ohne dass sie irreversibel beschädigt werden oder ihre Überwachungsleistung beeinträchtigt wird. Hoher Druck und hohe Temperaturen beschädigen ihre Versiegelung, und aktive Chemikalien wie Ethylenoxid und Wasserstoffperoxid können den Elektrokatalysator zerstören.
11. Was passiert, wenn ich den Sensor Temperaturen aussetze, die außerhalb der angegebenen Betriebsanleitung liegen?
Was den Mechanismus betrifft, so sind niedrige Temperaturen im Allgemeinen kein großes Problem. Der flüssige Elektrolyt in allen Sensoren (außer Sauerstoffsensoren) gefriert erst bei Temperaturen um -70 °C. Wenn sie jedoch über längere Zeit zu niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind, kann die Befestigung des Kunststoffgehäuses an der Halterung beeinträchtigt werden.
Bei Sauerstoffsensoren bedeutet der hohe Salzgehalt zwar nicht, dass sie sofort beschädigt werden, aber der Elektrolyt der Sauerstoffsensoren gefriert bei etwa -25 bis -30 °C, was schließlich zum Ausfall des Sensors führen kann.
Bei Temperaturen, die die Obergrenze überschreiten, wird Druck auf die Sensordichtung ausgeübt, was schließlich zum Austreten des Elektrolyts führt. Die zur Herstellung der meisten Sensormodelle verwendeten Kunststoffe werden weich, wenn die Temperatur 70°C übersteigt, was schnell zum Ausfall des Sensors führt.
12. Was passiert, wenn ich den Sensor einem Druck aussetze, der nicht in der Betriebsanleitung angegeben ist?
Alle Sensoren verwenden ähnliche Dichtungssysteme, bei denen die hydrophoben Eigenschaften von PTFE-Materialien verhindern, dass Flüssigkeit aus dem Sensor fließt (selbst mit Luftlöchern). Wenn der am Sensoreingang anliegende Druck plötzlich über die zulässigen internen Grenzwerte hinaus ansteigt oder abfällt, können sich die Membran und die Dichtung des Sensors verformen und Leckagen verursachen. Wenn sich der Druck langsam genug ändert, kann der Sensor außerhalb der Drucktoleranz arbeiten, aber wenden Sie sich an den technischen Kundendienst.
13. Was sind die idealen Bedingungen für die Lagerung von Sensoren?
In der Originalverpackung gelagerte Sensoren weisen in der Regel auch nach Ablauf der Haltbarkeitsdauer keine wesentliche Verschlechterung auf. Für eine langfristige Lagerung empfehlen wir, heiße Umgebungen zu vermeiden, z. B. Fenster, die direktem Sonnenlicht ausgesetzt sind.
Werden die Sensoren aus ihrer Originalverpackung entnommen, sollten sie an einem sauberen Ort aufbewahrt und der Kontakt mit Lösungsmitteln oder starkem Rauch vermieden werden, da der Rauch in die Elektroden eindringen und zu Betriebsstörungen führen kann. Sauerstoffsensoren bilden eine Ausnahme: Sobald sie installiert sind, werden sie verbraucht. Daher werden sie in versiegelten Verpackungen transportiert oder gelagert, wobei der Sauerstoffgehalt beim Entladen reduziert wird.
14. Wie hoch ist der Energiebedarf von Sensoren?
Zwei-Elektroden-Sensoren, wie z. B. Sauerstoffsensoren und Zwei-Elektroden-Kohlenmonoxidsensoren, erzeugen elektrische Signale durch chemische Reaktionen und benötigen keine externe Stromquelle. Drei- und Vier-Elektroden-Sensoren hingegen müssen mit einem potentiostatischen Schaltkreis arbeiten und benötigen daher eine Stromquelle. Der Sensor selbst benötigt keinen Strom, da er den Ausgangsstrom direkt durch die Oxidation oder Reduktion des Zielgases erzeugt, aber der Schaltungsverstärker verbraucht einen gewissen Strom, der jedoch bei Bedarf auf ein sehr niedriges Niveau reduziert werden kann.
15. Wie lange halten die eingebauten Filter?
Einige Sensoren verfügen über eingebaute chemische Filter, um bestimmte Gase zu entfernen und Störsignale zu reduzieren. Da sich der Filter hinter dem Diffusionsgitter befindet und ein Gaseintritt durch das Gitter viel unwahrscheinlicher ist als durch den Hauptgaskanal, können kleine Mengen chemischer Medien lange halten.
Im Allgemeinen haben der Filter und der Sensor eine vergleichbare erwartete Lebensdauer für die gewünschte Anwendung, aber unter rauen Bedingungen (z. B. bei der Emissionsüberwachung) kann dies eine Herausforderung darstellen. Für solche Anwendungen empfehlen wir Sensoren mit austauschbaren eingebauten Filtern, wie z. B. die Sensoren der Serie 5.
Bei einigen Schadstoffen entfernt der Filter diese nicht durch chemische Reaktionen, sondern durch Adsorption, so dass der Filter bei hohen Konzentrationen leicht überlastet werden kann - ein typisches Beispiel sind organische Dämpfe.
16. Was geschieht, wenn die angegebene Höchstbelastung überschritten wird?
Die "maximale Belastung" bezieht sich insbesondere darauf, ob der Sensor eine lineare Reaktion beibehalten und sich schnell erholen kann, nachdem er dem Zielgas mehr als 10 Minuten lang ausgesetzt war. Mit zunehmender Belastung wird der Sensor allmählich nichtlineare Reaktionen zeigen und längere Erholungszeiten benötigen, da die Messelektrode nicht das gesamte diffundierte Gas aufnehmen kann.
Mit zunehmender Belastung sammelt sich das Gas im Sensor an und diffundiert in innere Räume, wo es möglicherweise mit der Gegenelektrode reagiert und das Potenzial verändert. In diesem Fall kann es lange dauern (Tage), bis sich der Sensor erholt, selbst wenn er in sauberer Luft platziert wird.
Eine weitere Aufgabe des Schaltungsdesigns besteht darin, sicherzustellen, dass sich der Sensor so schnell wie möglich von hohen Belastungen erholt, da der Verstärker in der Schaltung keine Strom- oder Spannungssättigung während der Signalerzeugung verursacht. Wenn der Verstärker den Strom in den Sensor begrenzt, wird dadurch die Geschwindigkeit, mit der die Sensorelektrode Gas verbraucht, eingeschränkt, was sofort zu Gasansammlungen im Sensor und den oben beschriebenen Potenzialänderungen führt.
Schließlich ist ein Widerstand zu wählen, der an die Sensorelektrode angeschlossen ist, um sicherzustellen, dass selbst bei plötzlichen Spannungsabfällen bei der vorhersehbaren höchsten Gaskonzentration die Änderung einige Millivolt nicht überschreitet. Größere Spannungsabfälle über dem Widerstand könnten ähnliche Veränderungen an der Sensorelektrode verursachen, die eine Erholungszeit nach dem Entfernen des Gases erfordern.

17. Wie viel Sauerstoff ist für die ordnungsgemäße Funktion des Sensors erforderlich?
Sensoren, die ihre Leistung durch Oxidation des Zielgases erzeugen (z. B. Kohlenmonoxid-Sensoren), benötigen Sauerstoff an der Gegenelektrode, um den durch die Oxidationsreaktion verbrauchten Sauerstoff auszugleichen. In der Regel werden maximal mehrere tausend ppm Sauerstoff benötigt, die durch den Sauerstoff im Messgas bereitgestellt werden. Selbst wenn das Messgas sauerstofffrei ist, verfügt der Sensor für kurze Zeit über eine ausreichende interne Sauerstoffversorgung.
Bei den meisten Sensoren benötigt auch die Gegenelektrode eine geringe Menge an Sauerstoff. Wenn der Sensor ständig in einer sauerstofffreien Umgebung arbeitet, wird er schließlich fehlerhafte Messwerte liefern.
18. Warum ist der Messwert des Sensors niedriger als angegeben?
Es gibt viele Gründe für Diskrepanzen bei den Kundenmessungen. Deshalb ist es wichtig, die Geräte auf der Grundlage des zulässigen Kalibrierungsbereichs des Sensors und des natürlichen Rückgangs der Ausgangskapazität im Laufe der Nutzungsdauer zu konzipieren. Einige Ursachen, die wir festgestellt haben, sind:

Using unterschiedliche Durchflussraten
Placing zusätzliche Diffusionsgitter (z. B. Flammensperren oder PTFE-Membranen) vor dem Sensor, vor allem, wenn sich ein großer Totraum zwischen dem Gitter und dem Sensor befindet
"Anhaftende" Gase mit absorbierenden Schläuchen oder Messingkalibratoren (z. B. durch Chlor verunreinigte Gasflaschen; durch Sauerstoffeintritt degradierte Stickstoffflaschen)
Using Gasflaschen, die nicht dem vom Hersteller empfohlenen Mindestdruck entsprechen
Using "Luft"-Flaschen mit verdünnten Mischungen
Failing ordnungsgemäße Dämpfung von Druckschwankungen im Probensystem
The Konstruktion des Prüfgeräts, die das Messsignal von Sensoren für brennbare Gase erheblich beeinflusst
19. Wie wird der Sensor angeschlossen?
Die Sensoren werden in der Regel über Leiterplattenstecker an die Geräte angeschlossen. Einige Sensoren verwenden alternative Anschlüsse (z. B. Datenanschlüsse oder spezielle Stecker); Einzelheiten finden Sie in den entsprechenden Produktdatenblättern.
Bei Sensoren, die über Leiterplattenanschlüsse angeschlossen werden, sollten Sie den Leiterplattenanschluss nicht direkt an das Gerät löten. Direktes Löten kann das Gehäuse des Produkts beschädigen und zu unsichtbaren internen Schäden führen.
20. Sind Temperaturdaten verfügbar?
Für die meisten Produkte sind Temperaturdaten verfügbar, die in den jeweiligen Produktdatenblättern angegeben sind.
21. Wie lange ist die empfohlene Haltbarkeit?
Die empfohlene Höchsthaltbarkeitsdauer für Sensoren beträgt sechs Monate. Während dieses Zeitraums sollten die Sensoren in einem sauberen, trockenen Behälter bei 0°C bis 20°C gelagert werden, nicht in Umgebungen mit organischen Lösungsmitteln oder entflammbaren Flüssigkeiten. Unter diesen Bedingungen können die Sensoren bis zu sechs Monate lang gelagert werden, ohne dass sich ihre erwartete Lebensdauer verringert.
22. Warum gibt es eine Mindestdurchflussmenge?
Die Mindestdurchflussanforderung für Sensoren wird umfassend durch Konstruktionsprinzipien, Eigenschaften des Mediums, Messgenauigkeit und praktische Anwendungsanforderungen bestimmt. Bei der Auswahl und Verwendung von Sensoren sollten die Benutzer geeignete Sensortypen und Durchflussbereiche auf der Grundlage spezifischer Anwendungsszenarien und Messanforderungen auswählen.
23. Was sind die Ursachen für Sensorausfälle?
Elektrochemische Sensoren können in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden, einschließlich einiger rauer Bedingungen, müssen aber während der Lagerung, Installation und des Betriebs vor hohen Konzentrationen von Lösungsmitteldämpfen geschützt werden.
Es ist bekannt, dass Formaldehyd Stickoxid-Sensoren innerhalb kurzer Zeit unbrauchbar macht, während andere Lösungsmittel fälschlicherweise hohe Basislinien verursachen können. Bei der Verwendung von PCB-Sensoren (Printed Circuit Board) sollten Sie andere Komponenten sparsam installieren, bevor Sie den Sensor montieren. Verwenden Sie keinen Klebstoff und arbeiten Sie nicht in der Nähe von elektrochemischen Sensoren, da solche Lösungsmittel zu Rissen im Kunststoff führen können.
Katalytische Perlensensoren
Bestimmte Substanzen können katalytische Perlensensoren vergiften und sollten vom Sensor ferngehalten werden. Der Ausfallmechanismus kann folgende Ursachen haben:
Toxicity: Einige Verbindungen zersetzen sich auf dem Katalysator und bilden eine stabile Barriere auf dessen Oberfläche. Längerer Kontakt führt zu einem irreversiblen Verlust der Sensorempfindlichkeit. Zu den häufigsten Substanzen gehören Blei, Sulfide, Silizium und Phosphate.
Reaktionshemmung
Andere Verbindungen, insbesondere Schwefelwasserstoff und halogenierte Kohlenwasserstoffe, können vom Katalysator absorbiert werden oder bei Absorption neue Verbindungen bilden. Diese Absorption ist so stark, dass sie Reaktionsstellen blockiert, wodurch normale Reaktionen gehemmt werden. Dieser Empfindlichkeitsverlust ist jedoch vorübergehend - die Empfindlichkeit erholt sich wieder, wenn der Sensor eine Zeit lang in sauberer Luft betrieben wird.
Die meisten Verbindungen fallen mehr oder weniger in eine der oben genannten Kategorien. Wenn solche Verbindungen in praktischen Anwendungen vorkommen, sollte der Sensor keinen Verbindungen ausgesetzt werden, gegen die er nicht resistent ist.