با آنالایزر گاز آشنا شوید؛ دستگاهی حیاتی برای صنایع و آزمایشگاهها
آنالایزر گاز ابزاری حیاتی در آزمایشگاهها و محیطهای صنعتی است. این دستگاه برای تعیین میزان غلظت گازها در محیط یا فرایندهای آزمایشگاهی کاربرد دارد. آنالایزرها انواع مختلفی دارند که بر اساس نوع گاز و فناوری به کار رفته در آنها دستهبندی میشوند.
در این مقاله با انواع مختلف این دستگاه، کاربردهای آن، اجزا و نحوه کار آنها و از همه مهمتر شرایط کار با این دستگاه و عواملی که میتوانند روی عملکرد آن تاثیر بگذارند آشنا میشویم.
آنالایزر گاز چیست و چگونه کار میکند؟
آنالایزر گاز دستگاهی است که برای شناسایی و اندازهگیری غلظت یک یا چند گاز در محیط یا شرایط آزمایشگاهی استفاده میشود. این دستگاه با استفاده از حسگرها، تغییرات فیزیکی یا شیمیایی ایجاد شده توسط گاز را دریافت کرده و مقدار آن را بهصورت عدد قابل تفسیر نمایش میدهد.
عملکرد این دستگاه بر پایه تبدیل یک ویژگی قابل اندازهگیری سیالات (در اینجا گازها) به سیگنال الکتریکی است. پس از دریافت ورودی از حسگرها، پردازشگرهای این دستگاه سیگنال را میسنجند، سپس دادهها را با مقادیر استاندار مقایسه کرده و غلظت نهایی گاز را محاسبه میکند.
بررسی انواع آنالایزر گاز
برای آشنایی دقیقتر با این دستگاه و تصمیم گیری بهتر در زمان خرید آنالایزر گاز، در ادامه انواع آنالایزر گاز را در دو گروه اصلی، یکی بر اساس سنجش نوع گاز و دیگری بر اساس فناوری اندازهگیری، دستهبندی کردهایم و به هرکدام به صورت خلاصه نگاهی میاندازیم.
انواع آنالایزر گاز بر اساس سنجش نوع گاز
در این دستهبندی، مدلها بر اساس نوع گازی که اندازهگیری میکنند مرتب شدهاند. هر گاز ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی متفاوتی دارد، بنابراین دستگاههای مختلفی برای سنجش دقیق اکسیژن، دیاکسید کربن، متان، هیدروژن و گازهای موجود در خون طراحی شدهاند.
آنالایزر گاز اکسیژن (O₂ Analyzer)
این دستگاه برای اندازهگیری دقیق غلظت اکسیژن در هوا، محیطهای آزمایشگاهی و صنعتی استفاده میشود. سنسورهای آن از نوع الکتروشیمیایی یا زیرکونیا هستند و میتوانند تغییرات بسیار کوچک را ثبت کنند. آنالایزر اکسیژن در آزمایشگاهها، سیستمهای احتراق، صنایع غذایی و پزشکی کاربرد گستردهای دارد.
آنالایزر O₂
اصطلاح O₂ Analyzer همان مفهوم آنالایزر اکسیژن را دارد و اغلب برای دستگاههایی به کار میرود که در خطوط تولید یا محیطهای تحقیقاتی به صورت پیوسته محل را پایش میکنند. این مدلها با دقت بالا و زمان پاسخ کوتاه طراحی میشوند. کاربرد آنها بیشتر در کنترل کیفیت، پایش ایمنی و سیستمهای تولید گاز است.
آنالایزر گاز CO₂
این دستگاه غلظت دیاکسید کربن را با استفاده از روشهای مادون قرمز غیر فعال (NDIR) یا سنسورهای الکتروشیمیایی اندازهگیری میکند. حساسیت بالای این مدلها آن را برای پایش و آزمایشهای مرتبط با محیط زیست، گلخانهها و صنایع غذایی مناسب میکند.
آنالایزر گاز متان
آنالایزر متان برای شناسایی گاز CH₄ در محیطهای بسته، معادن، تصفیه خانهها و صنایع مرتبط با انرژی استفاده میشود. این دستگاه با فناوری NDIR یا حسگرهای کاتالیستی کار میکند تا نشتهای احتمالی و تغییرات خطرناک را به سرعت تشخیص دهد. وجود آن در صنایع نفت و گاز یک الزام ایمنی محسوب میشود.
آنالایزر گاز هیدروژن
این دستگاه برای اندازهگیری هیدروژن در محیطهایی که خطر انفجار وجود دارد طراحی شده و به کمک حسگرهای حرارتی یا الکتروشیمیایی تغییرات غلظت این گاز را ثبت میکند. دقت بالای این مدلها آن را برای صنایع حساس و تحقیقاتی مناسب کرده است.
آنالایزر گاز خون
این دستگاه یکی از ابزارهای تخصصی پزشکی است که میزان گازهای O₂، CO₂ و pH خون را با دقت بالا اندازهگیری میکند. عملکرد آن بر پایه الکترودهای مخصوص و حسگرهای شیمیایی است که واکنشهای نمونه آزمایش را تحلیل میکنند. این دستگاه در آزمایشگاههای بالینی و بخشهای مراقبت ویژه کاربرد گستردهای دارد.
درباره هیتر استیرر و کاربردهای آن نیز بخوانید
انواع آنالایزر گاز بر اساس فناوری و طراحی دستگاه
در این بخش با آنالایزرهایی آشنا میشوید که بر اساس تکنولوژی اندازهگیری یا نوع خاص طراحی دستهبندی میشوند. تفاوت این دستگاهها در نوع حسگر، روش تحلیل سیگنال و نحوه استفاده آنها است.
آنالایزر گاز احتراق
این دستگاه برای اندازهگیری گازهای حاصل از احتراق مانند CO، CO₂، O₂ و NOx طراحی شده و عملکرد آن بر پایه سنسورهای مادون قرمز و الکتروشیمیایی است. هدف اصلی آن کنترل راندمان احتراق، کاهش آلایندگی و افزایش ایمنی است. این مدلها در دیگهای بخار، کورهها و سیستمهای گرمایشی صنعتی کاربرد زیادی دارند.
آنالایزر گاز لیزری
این آنالایزر از فناوری لیزر دیودی قابل تنظیم (TDLAS) برای اندازهگیری بسیار دقیق غلظت گازها استفاده میکند. دستگاه با ارسال یک پرتو لیزر و تحلیل میزان جذب آن توسط مولکولها، مقدار گاز را تعیین میکند. سرعت بالا، پایداری عملکرد در بلند مدت و مقاومت بالا نسبت به شرایط محیطی از مزیتهای مهم آن هستند.
آنالایزر گاز صنعتی
این گروه شامل دستگاههایی است که برای پایش مداوم گاز در محیطهای صنعتی طراحی میشوند و از ترکیبی از حسگرهای NDIR، لیزری و الکتروشیمیایی بهره میبرند. این مدلها قابلیت نصب به صورت ثابت، ارتباط با سیستمهای کنترلی و تحمل دما و رطوبت بالا را دارند. هدف آنها حفظ ایمنی، کنترل فرایند و پایش آلایندهها در محیطهای صنعتی است.
آنالایزر گاز پرتابل
این دستگاه برای اندازهگیری سریع گازها طراحی شده و میتوان آن را به راحتی در محیطهای آزمایشگاهی، کارخانه یا صنعتی جابهجا کرد. مدلهای پرتابل از باتریهایی با ظرفیت بالا، سنسورهای چند منظوره و نمایشگر استفاده میکنند تا نتایج را در کوتاهترین زمان در اختیار پژوهشگران بگذارند. کاربرد اصلی آنها در پایش نشت گاز، نمونه برداری اضطراری و بررسیهای اولیه میدانهای گازی یا فعالیتهای اکتشافی است.
چمبر دما و رطوبت هم یکی از دستگاههای آزمایشگاهی پرکاربرد در بسیاری از صنایع است
آشنایی مختصر و مفید با اجزای آنالایزر گاز
آنالایزرهای گاز از چند بخش اصلی تشکیل شدهاند که هر کدام نقش خاص را در دریافت، پردازش و نمایش نتایج اندازهگیری دارند. مهمترین اجزا شامل واحد نمونهگیری، حسگر اصلی، مدار پردازش، ماژول کالیبراسیون، سیستم نمایش و منبع تغذیه است.
در بسیاری از مدلها، مسیر نمونهگیری شامل فیلتر، پمپ و لولهها است که وظیفه انتقال گاز به حسگر را بر عهده دارند. حسگر، همانطور که از نامش پیداست قلب دستگاه است و بسته به نوع گاز و فناوری به کار رفته، میتواند الکتروشیمیایی، مادون قرمز یا لیزری باشد.
در جدول زیر با اجزای اصلی آنالایزر گاز بیشتر و دقیقتر آشنا میشوید:
| جزء | عملکرد | کاربرد |
| واحد نمونهگیری | دریافت نمونه از محیط و انتقال آن به حسگر؛ شامل پمپ، فیلتر و لوله انتقال | استفاده در آزمایشگاهها و صنایع برای کنترل جریان، جلوگیری از آلودگی حسگر و پایش دقیق محیط |
| حسگر | تشخیص مقدار گاز بر اساس واکنش شیمیایی، جذب پرتو یا تغییرات فیزیکی | مناسب برای اندازهگیری تخصصی گازهای مختلف مانند O₂، CO₂، متان، هیدروژن و گازهای احتراق |
| مدار پردازش | تبدیل سیگنال خام حسگر به داده قابل تفسیر | استفاده در تمامی مدلها برای افزایش دقت، کاهش خطا و نمایش پایدار دادهها |
| ماژول کالیبراسیون | تنظیم نقطه صفر و اسپن برای حفظ دقت اندازهگیری در طول زمان | استفاده در دستگاههای آزمایشگاهی و صنعتی جهت جبران خطای حسگر و اطمینان از صحت اندازهگیری |
| نمایشگر و رابط کاربری | نمایش مقدار گاز، وضعیت دستگاه و خطاها؛ امکان انجام تنظیمات مورد نیاز و انتخاب حالتهای مختلف | کاربرد در مدلهای پرتابل، صنعتی و آزمایشگاهی برای دسترسی سریع به اطلاعات |
| منبع تغذیه
|
تامین انرژی مورد نیاز حسگرها، پردازنده و پمپ | استفاده از باتری در نسخههای پرتابل و برق شهری در مدلهای ثابت |
| سیستم محافظت و بدنه | محافظت از قطعات داخلی، ایجاد مقاومت در برابر ضربه، گرد و غبار و رطوبت | کاربرد در دستگاههای صنعتی جهت افزایش طول عمر و ایمنی |
آنالایزر گاز برند تجهیزات آزمایشگاهی Kruss یکی از بهترین برندها از نظر کیفیت اجزای سازنده آن است.
عوامل موثر بر دقت و پایداری اندازهگیری
دقت اندازهگیری گازها فقط مربوط به نوع حسگر یا کیفیت آنالایزر گاز نیست، شرایط محیطی، وضعیت نمونهگیری و پایداری اجزای داخلی نیز نقش مهمی در صحیح بودن نتایج دارند. آشنایی با این عوامل به محققان و تکنسینها کمک میکند نتایج تحقیق را دقیقتر تفسیر کرده و از خطاهای رایج جلوگیری کنند. در ادامه مهمترین این عوامل را بررسی میکنیم:
- رطوبت و دما: تغییرات رطوبت یا دمای محیط میتواند بر حساسیت حسگر و شدت سیگنال اثر بگذارد و باعث خطای اندازهگیری شود.
- تداخل گازها: حضور گازهای مشابه یا واکنشپذیر ممکن است عملکرد حسگر را کاهش دهد و نتیجه را با دقت کمتر نشان دهد.
- خطای حسگر: دقت حسگر در طول زمان کاهش مییابد، این موضوع با کالیبراسیون منظم و تنظیم نقطه صفر برطرف میشود.
- کیفیت نمونهگیری: وجود ذرات، رطوبت یا محدودیت جریان در مسیر نمونه میتواند سطح تماس گاز با حسگر را کاهش دهد.
- فشار و سرعت جریان: تغییر فشار نمونه یا سرعت ورود گاز به دستگاه بر توانایی حسگر برای خواندن دادهها تاثیر میگذارد.
- فرسودگی حسگر: عمر مفید سنسورها محدود است و در تماس طولانی مدت با گازهای مختلف سرعت خرابی آن افزایش پیدا میکند.
کاربردهای آنالایزر گاز در چه صنایع و حوزههایی است؟
آنالایزر گاز در آزمایشگاهها برای اندازهگیری دقیق ترکیب گازها در نمونههای آزمایش، پایش واکنشهای شیمیایی و کنترل شرایط محیطی استفاده میشود. این دستگاه به پژوهشگران کمک میکند رفتار گازها را با دقت بالا ارزیابی کنند و تغییرات غلظت را در فرایندهای حساس دنبال کنند. کنترل کیفی و کالیبراسیون دستگاهها نیز از دیگر کاربردهای آزمایشگاهی آن است.
در صنایع مختلف مانند نفت و گاز، پتروشیمی، فولاد، نیروگاهها و صنایع غذایی، آنالایزر گاز نقش کلیدی در پایش فرایندها، ایمنی و کاهش آلایندگی دارد. این دستگاه با اندازهگیری پیوسته گازهایی مانند CO، O₂، CO₂، متان و هیدروژن به کنترل احتراق، جلوگیری از نشتهای خطرناک و حفظ کیفیت محصول کمک میکند.
در حوزه محیط زیست، آنالایزر گاز برای ثبت و تحلیل آلایندههای هوا استفاده میشود و دادههای آن در سیستمهای پایش آنلاین و شبکههای سنجش کیفیت هوا به کار میرود. این دستگاهها قادرند تغییرات بسیار کوچک در گازهای گلخانهای یا آلایندههای سمی را شناسایی کنند و اطلاعات لازم برای ارزیابی آسیبهای زیست محیطی را فراهم آورند.
در پزشکی، انواع خاصی از این دستگاهها مانند آنالایزر گاز خون برای سنجش میزان اکسیژن، دیاکسید کربن و pH نمونههای خونی استفاده میشوند. این اطلاعات برای تشخیص مشکلات تنفسی، کنترل درمان بیماران و ارزیابی عملکرد ریه بسیار حیاتی است.
در حوزه ایمنی شغلی، به خصوص در معادن، پالایشگاهها و سکوهای نفتی، آنالایزرهای پرتابل برای پایش لحظهای محیط کار و تشخیص نشت گازهای خطرناک استفاده میشوند. این دستگاهها به افراد کمک میکنند پیش از رسیدن غلظت گاز به سطح خطرناک از محیط خارج شوند و اقدامات حفاظتی انجام دهند. وجود این تجهیزات در فضاهای بسته و محیطهای با ریسک بالا ضرورت دارد.
سخن آخر
آنالایزرهای گاز ابزارهایی دقیق و تخصصی برای اندازهگیری غلظت گازها در محیطهای آزمایشگاهی، صنعتی، پزشکی و محیط زیست هستند. شناخت انواع این دستگاهها بر اساس نوع گاز و فناوری اندازهگیری، انتخاب مدل مناسب را سادهتر میکند و آشنایی با اجزا و عوامل موثر بر دقت اندازهگیری، امکان استفاده صحیح و بهینه از آنها را فراهم میآورد. شما میتوانید برای دریافت مشاوره تخصصی یا انجام کالیبراسیون انواع آنالایزرهای گازی، با کارشناسان شرکت نوآوران آزمون تسلا تماس بگیرید.