Перейти к содержанию

Избирательность датчика газа

Датчик газа почти никогда не видит только один газ. Насколько сильно на его показания влияют посторонние вещества, описывает избирательность, а реакцию на чужой газ называют перекрёстной чувствительностью.

Обновлено Редакция GAW

Избирательность (selectivity) датчика газа — способность реагировать на целевой газ и не реагировать на остальные. Обратное свойство — перекрёстная чувствительность (cross-sensitivity): реакция на посторонний газ, который в даташитах называют мешающим (interference gas). Сигнал от мешающего газа неотличим от сигнала целевого и сдвигает показание — вверх или вниз, в зависимости от газа и принципа датчика.

Три принципа — три уровня избирательности

ПринципИзбирательностьПример из документов
Металлооксидный (MOX)низкая: датчик широкополосныйу Sensirion одно показание дают 500 ppb этанола и 2000 ppb толуола
Электрохимическийвысокая, но с мешающими газамиу ZE07-CO мешают спирт и другие газы
NDIRвысокая: узкая полоса поглощенияCO₂ — около 4,2 мкм, остальное отсекает фильтр

У металлооксидного слоя, по Sensirion, окисляющие газы вроде NOx увеличивают сопротивление, восстанавливающие — летучие органические вещества — уменьшают, а водяной пар действует как восстанавливающий газ. Поэтому на показания MOX-датчика влияет даже влажность.

Что из этого следует

  • Показание широкополосного датчика — это не ppm конкретного газа, а оценка «воздух стал хуже». Для этого Sensirion и выдаёт у SGP41 не концентрацию, а индекс VOC.
  • Электрохимический датчик CO рядом со спиртом показывает неверно: ZE07-CO называет спирт мешающим газом, но направление и величину влияния не указывает. Источники мешающих газов держат подальше или учитывают в логике прибора.
  • Если нужен конкретный газ с абсолютной концентрацией, выбирают принцип с высокой избирательностью: для CO₂ — NDIR, для CO — электрохимию.

Сравнение датчиков MQ, ZE07-CO, MH-Z19C и SCD41 — в статье «Датчики газа».

Частые вопросы

Почему датчик MQ-135 нельзя откалибровать на один газ?

Потому что калибровка не делает его избирательным. Металлооксидный слой реагирует на все восстанавливающие газы сразу, и по сигналу нельзя понять, какой из них пришёл. Sensirion приводит пример: одно и то же показание дают 500 ppb этанола и 2000 ppb толуола. Калибровка по одному газу верна только тогда, когда других в воздухе нет.

Что значит «мешающие газы» в даташите?

Газы, на которые датчик реагирует, хотя должен измерять другой. Мешающий газ сдвигает показание, и не обязательно вверх: у металлооксидного слоя, по Sensirion, окисляющие газы меняют сопротивление в противоположную сторону от восстанавливающих. У электрохимического модуля CO ZE07-CO производитель называет мешающими спирт и другие газы, но не указывает, в какую сторону и насколько они сдвигают показание, — рядом с антисептиком или растворителем показаниям CO доверять нельзя.

Какой датчик газа самый избирательный?

Из распространённых — инфракрасный NDIR: он смотрит на полосу поглощения конкретного газа, для CO₂ около 4,2 мкм, и узкополосный фильтр отсекает остальные длины волн. Электрохимические ячейки избирательнее металлооксидных, но тоже реагируют на некоторые посторонние газы. Металлооксидные датчики — широкополосные.

Источники

  1. Sensirion. A MOX sensor reacts to most changes in gas composition (Info Note) — металлооксидный датчик реагирует на большинство изменений состава газа: окисляющие газы (NOx) увеличивают сопротивление слоя, восстанавливающие (VOC) уменьшают, водяной пар действует как восстанавливающий газ; датчик широкополосный: показание 1000 ppb может соответствовать и 500 ppb этанола, и 2000 ppb толуола; базовая линия в полевых условиях не определена
  2. Zhengzhou Winsen Electronics. Electrochemical CO Module (Model: ZE07-CO) User's Manual, Version 1.7, valid from 2020-10-19 — электрохимический принцип даёт модулю высокую избирательность и стабильность; целевой газ — CO; мешающие газы (Interference Gas) — спирт и другие
  3. Sensirion. Characteristics of NDIR Sensors: Transmissive and photoacoustic NDIR sensing (Info Note, D1) — молекулы CO₂ сильно поглощают инфракрасный свет около 4,2 мкм; узкополосный оптический фильтр пропускает только нужные длины волн

Нашли ошибку?

Смотрите также