Artikel ini menerangkan keperluan untuk penderia gas berprestasi tinggi, cara ia berfungsi, faktor penilaian prestasi dan kemajuan teknologi terkini untuk mencegah kemalangan yang disebabkan oleh gas berbahaya di rumah dan tetapan industri.
Kita mungkin terdedah kepada pelbagai gas berbahaya dalam kehidupan seharian kita. Walaupun manusia boleh mengenali kehadiran gas berbahaya melalui deria bau atau sistem pernafasan mereka, adalah sukar untuk menentukan jenis gas secara sensual, dan lebih sukar untuk mengesan kepekatan minit. Oleh kerana gas berbahaya ini boleh mendatangkan kesan kesihatan yang merosakkan, pengesanan yang lebih canggih dan tepat diperlukan. Oleh itu, menggunakan sensor gas berprestasi tinggi yang boleh mengesan jenis gas dan kepekatannya adalah cara terbaik untuk mengelakkan kemalangan yang disebabkan oleh gas berbahaya.
Penderia gas ialah istilah generik untuk peranti yang mengesan gas tertentu dan menukarkannya kepada isyarat elektrik yang sesuai. Penderia gas direka bentuk berdasarkan pelbagai prinsip dan teknologi, dan dikategorikan kepada jenis yang berbeza bergantung pada tujuan penggunaannya. Antara pelbagai jenis penderia gas, penderia perintang menggunakan bahan semikonduktor oksida digunakan secara meluas kerana kelajuan pengesanan yang pantas, kestabilan tinggi dan pengecilan mudah untuk peranti mudah alih. Kestabilan tinggi dalam peranti penderia bermakna output penderia hampir malar di bawah keadaan yang sama, walaupun pengukuran berulang dari semasa ke semasa.
Penderia gas rintangan terdiri daripada bahan semikonduktor oksida, dengan ketebalan antara beberapa ratus nanometer (10-9 m) hingga beberapa mikrometer (10-6 m), disambungkan antara dua elektrod. Apabila gas menghampiri penderia, jumlah gas yang diserap oleh bahan semikonduktor oksida meningkat dari semasa ke semasa, sehingga ia mencapai keadaan mantap di mana jumlah gas terjerap kekal malar, menghasilkan nilai rintangan malar. Semasa keadaan mantap, gas pengoksidaan seperti nitrogen dioksida menyerap elektron daripada semikonduktor oksida, meningkatkan rintangan semikonduktor oksida. Sebaliknya, gas penurun seperti karbon monoksida menyerap elektron daripada bahan semikonduktor oksida sambil memberikannya, mengurangkan rintangan semikonduktor oksida. Perubahan rintangan ini ialah cara penderia berfungsi: ia mengesan gas dan mengira kepekatannya.
Faktor utama yang menilai prestasi penderia gas perintang ialah kepekaan tindak balas, masa tindak balas dan masa pemulihan. Kepekaan tindak balas ialah bagaimana sensitif rintangan sensor gas berubah dengan kehadiran gas tertentu, dan diperoleh daripada nilai rintangan keadaan mantap (Rs), yang dipegang tetap, dan nilai rintangan (Rair) diukur dalam udara tanpa spesifik. gas. Ia ialah perbezaan dalam Rs dibahagikan dengan Rair, dinyatakan sebagai peratusan, dan semakin tinggi nilainya, semakin sensitif penderia gas. Masa tindak balas, ukuran seberapa cepat penderia gas mengesan dan bertindak balas terhadap gas tertentu, juga ditakrifkan sebagai masa yang diperlukan untuk mencapai 50% atau 90% daripada nilai kepekaan tindak balas. Sebaliknya, memandangkan penderia akan digunakan berulang kali, gas yang terjerap dalam keadaan mantap pada bahan semikonduktor oksida mesti dinyahserap dan dikembalikan kepada keadaan asalnya secepat mungkin. Oleh itu, masa pemulihan, masa yang diperlukan untuk gas terjerap untuk menyahserap daripada udara, juga merupakan faktor penting dalam menilai prestasi penderia gas.
Pelbagai usaha penyelidikan sedang dijalankan untuk meningkatkan prestasi penderia gas. Percubaan sedang dibuat untuk meningkatkan sensitiviti dan masa tindak balas melalui pembangunan bahan baharu dan pengubahsuaian bahan sedia ada, dan pembangunan penderia ultra-kecil menggunakan nanoteknologi juga aktif. Khususnya, pengecilan dan penggunaan kuasa yang rendah bagi penderia membuka kemungkinan untuk menggunakannya pada peranti mudah alih dan boleh pakai, yang dijangka digunakan dalam pelbagai bidang. Selain itu, sistem yang menganalisis dan meramal data sensor dalam masa nyata dengan menggabungkan kecerdasan buatan dan teknologi analisis data besar juga sedang dibangunkan. Perkembangan ini akan menyumbang kepada meminimumkan kerosakan yang disebabkan oleh gas berbahaya dan menyediakan persekitaran hidup yang lebih selamat dalam pelbagai bidang seperti pengurusan kualiti udara, keselamatan industri, dan pemantauan alam sekitar.
Penderia gas digunakan dalam pelbagai aplikasi, dari domestik hingga industri. Contohnya, di kawasan perumahan, ia boleh digunakan sebagai penggera karbon monoksida atau penggera kebocoran gas asli untuk mengelakkan kebakaran atau keracunan akibat kebocoran gas. Di kilang dan makmal, mereka memainkan peranan penting dalam mengesan kebocoran bahan kimia berbahaya bagi memastikan keselamatan pekerja dan mengurangkan pencemaran alam sekitar. Kepentingan penderia gas semakin berkembang setiap hari, dan kemajuan teknologi serta penyelidikan yang berterusan membawa kepada penderia yang lebih tepat dan boleh dipercayai.
Kesimpulannya, penderia gas menjadi alat keselamatan penting dalam dunia moden. Melindungi manusia daripada pelbagai gas berbahaya, memastikan keselamatan di tapak perindustrian dan menyumbang kepada perlindungan alam sekitar, penderia gas akan menjadi semakin penting pada masa hadapan. Ini memerlukan usaha penyelidikan, pembangunan dan pengkomersilan yang berterusan untuk mewujudkan persekitaran hidup yang lebih selamat dan sihat.
