تحقیق در مورد دستگاه اعلام نشت گاز مونوکسید کربن

آشنایی با دستگاه اعلام نشت گاز مونوکسید (CO)

تحقیق در مورد دستگاه اعلام نشت گاز مونوکسیدگاز مونوکسید (CO) چیست؟

کربن مونوکسید (به انگلیسی: Carbon monoxide)، (با فرمول شیمیایی CO)، گازی است که بر اثر سوختن ناقص کربن بوجود می‌آید. این گاز بسیار سمی است اما رنگ و بوی خاصی ندارد. به همین دلیل کربن مونوکسید قاتل نامریی نامیده می‌شود. میل ترکیبی کربن مونوکسید با هموگلوبین خون حدود ۳۰۰ برابر بیشتر از میل ترکیب گاز اکسیژن است. در خون انسان حدود ۵ درصد کربن مونوکسید وجود دارد اما اگر این مقدار به ۲۰ درصد برسد باعث مرگ خواهد شد.

تأثیر کربن مونوکسید بر انسان

وقتی کربن مونوکسید وارد سیستم تنفسی شخصی شود بلافاصله با گلبول‌های قرمز شخص وارد واکنش شده و باعث می‌شود تا اکسیژن کمتری به اعضای بدن برسد که اولین عوارض این مسئله در ابتدا سوزش چشمها و پس از سپری شدن زمانی بین ۱ الی ۲ ساعت بسته به غلظت گاز کربن مونواکسید موجود در مکان فرد احساس خواب آلودگی و احساس خستگی مفرط می‌کند.

در این حالت اعضای بدن گِزگِز کرده و اگر بدن شخص حساس باشد دچار خونریزی بینی می‌شود. اگر شخص سعی کند سرپا بایستد دچار سرگیجه به همراه حالت تهوع شده و چشمها در این حالت اغلب سیاهی می‌رود. در ادامه ممکن است شخص دچار بیهوشی شود.

البته روند حصول تمام این عوامل منوط به شرایط فیزیکی بدن فرد و شرایط محل سکون و البته عواملی از جمله شرایط زندگی فرد مورد نظر از جمله سیگاری بودن محیط کاری و … که باعث تغییر در عملکرد ریه‌ها و سایر نقاط بدن بستگی دارد اما باز هم نتایج و روند مسمومیت در افراد مختلف با تمام شرایط بالا باز هم متغیر است و حتمی نیست.

احتیاط را همیشه به خاطر داشته باشید. بعضاً دیده و شنیده‌هایی حاکی از اقدام عمدی افراد در معرض خطر مسمومیت ثابت کرده که دلایلی از جمله خود کشی با این گاز به ثبت رسیده پس اگر فرزند برادر خواهر یا هر فردی که دلایل یا شرایط نابهنجاری را تجربه کرده‌اند در زمره مسمومیت یا مرگ ناشی از استشمام این گاز قرار دارند. این افراد را تنها رها نکنید و سرکشی و مراقبت را فراموش نکنید.

یکی از نشانه‌های مسمومیت با کربن مونوکسید این است که وقتی شخص محیط خود را تغییر می‌دهد بهبود یافته و در قرار گرفتن مجدد در محیط دچار حالات قبلی می‌گردد. اگر غلظت کربن مونوکسید در خون بیشتر از ۳۰ درصد شود ضربان قلب شخص نیز افزایش می‌یابد. در غلظت‌های بیش از ۴۰ درصد اختلالت حرکتی، سرگیجه، کاهش حافظه و ناتوانی در حرکت اندام‌ها می‌شود.

دستگاه اعلام نشت گاز مونوکسید

هشدار دهنده گاز CO یک دستگاه الکترونیکی است که برای آشکار سازی گاز منوکسید کربن که گازی بی بو، بیرنگ، بی مزه و در عین حال سمی و کشنده است بکار برده میشود. در صورت انباشتگی این گاز در محیط خانه یا محل کار، دستگاه هشدار دهنده گاز CO با بوق بلند خود ساکنین را از وجود این گاز سمی مطلع میکند. نصب حداقل یک دستگاه هشداردهنده گاز CO در خانه ضروری است که در این خصوص مطالعه بخش ” مکانهای نصب هشدار دهنده گاز منوکسید کربن ” توصیه میشود.

اولین و مهمترین کاری که در یک دستگاه هشداردهنده گاز منوکسید کربن صورت میگیرد، شناسایی گاز CO در هوا میباشد. این کار توسط حسگر دستگاه انجام میشود. هر قدر شناسایی گاز CO با دقت بیشتری صورت گیرد، عملکرد دستگاه در تعیین زمان اعلام خطر نیز صحیح تر خواهد بود. حسگرهای گاز منوکسید کربن را با توجه به تکنولوژی بکار رفته در آنها، میتوان به ۳ گروه اصلی تقسیم بندی نمود:

گاز CO از نوع بایومیمتیک

تکنولوژی بکار رفته در این حسگر به تقلید از تاثیر گاز CO بر هموگلوبین خون و کبودی آن متناسب با مقدار گاز CO جذب شده در خون میباشد. در این حسگر یک صفحه از الیاف مصنوعی و شفاف و حساس به گاز CO، عمود بر مسیر پرتویی از نور مادون قرمز قرار گرفته است.

با ورود گاز CO به داخل سنسور، این صفحه بتدریج تیره و کدر شده و موجب کاهش مقدار پرتوی عبوری میشود. هرقدر غلظت گاز بیشتر شود، صفحه تیره تر گشته و پرتوی کمتری عبور میکند که مبنای اندازه گیری غلظت گاز CO در این سنسورها میباشد. مزیت این سنسورها، ارزان قیمت بودن آن و ناچیز بودن مقدار برق مصرفی آن میباشد. اما عمر این نوع سنسورها در مقایسه با سایر تکنولوژیها کمتر میباشد. ضمنا شرایط محیطی، تاثیر زیادی روی عملکرد حسگر میگذارد، بطوریکه دستگاه مجهز به این نوع سنسور ممکن است حتی در شرایط معمولی نیز بی دلیل بوق بزند. همچنین پس از هر مرحله آلارم، حسگر به زمان زیادی نیاز دارد تا به شرایط نرمال خود برگردد. تحقیقات بر روی این حسگرها ادامه دارد تا معایب آن برطرف گردد.

حسگر گاز CO از نوع نیمه هادی اکسید فلزی

تکنولوژی بکار رفته در این حسگر بر پایه تأثیر گاز CO بر مقاومت الکتریکی یک قطعه نیمه هادی پایه اکسید فلزی میباشد. در این حسگر، یک صفحه نازک از نیمه هادی پایه دی اکسید قلع (SnO₂)با استفاده از یک گرم کننده الکتریکی تا حدود ۴۰۰ درجه سانتیگراد گرم میشود. در این حالت اکسیژن هوا موجب افزایش مقاومت الکتریکی نیمه هادی شده و حضور گاز CO مقاومت الکتریکی آن را کاهش میدهد که مبنای سنجش غلظت گاز CO در هوا میباشد.

سنسورهای نیمه هادی (MOS)، دارای عمر کاری ۵ تا ۱۰ سال بوده و عکس العمل سریعی نسبت به گاز CO از خود نشان میدهند. این حسگرها نیاز به کالیبراسیون دوره ای دارند. ضمنا جریان الکتریکی مورد نیاز این حسگرها قابل توجه میباشد و وجود یک منبع برق دایمی مثل برق شهر ضروری است. این سنسورها نسبت به مواد شیمیایی متداول در خانه ها و همچنین بعضی گازها غیر از گاز CO، عکس العمل نشان داده که موجب بوق زدن غیر ضروری دستگاه میشود.

حسگر گاز CO از نوع الکتروشیمیایی

در تکنولوژی بکار رفته در این حسگر از ساختار پیل سوختی ایده گرفته شده است. در این نوع حسگر، دو الکترود از جنس پلاتین در طرفین یک محیط الکترولیت که وظیفه انتقال یونها را به عهده دارد، قرار گرفته اند. الکترولیت معمولا از جنس اسید سولفوریک میباشد، اما در مدلهای مرغوب نظیر حسگرهای ساخت شرکت فیگارو (FIGARO) ژاپن، الکترولیت از جنس آب مقطر میباشد. گاز CO در مجاورت یکی از الکترودها با بخار آب موجود در هوا واکنش میدهد.

نتیجه این اکسیداسیون، تبدیل گاز CO به گاز CO2و ورود یونهای مثبت هیدروژن بداخل الکترولیت میباشد. این یونهای مثبت در مجاورت الکترود دیگر با اکسیژن هوا واکنش داده و مجددا تبدیل به بخار آب میگردند. واکنشهای صورت گرفته موجب ایجاد یک جریان الکتریکی بسیار ضعیف (در حدود ۱ تا ۴۰ نانو آمپر در ازای هر PPM غلظت گاز CO) در مدار بین دو الکترود میگردد که مبنای اندازه گیری غلظت گاز CO در این حسگرها میباشد. مزایای حسگر الکتروشیمیایی در مقایسه با سایر انواع حسگرها را میتوان بصورت زیر تقسیم بندی نمود:

• دقت شناسایی غلظت گاز CO در حسگرهای الکتروشیمیایی به مراتب بیشتر از دیگر انواع حسگرها میباشد، بطوریکه خطای اندازه گیری معمولا در حدود ۳ درصد و در مدلهای مرغوب در حدود یک درصد میباشد. لذا با نصب یک صفحه نمایش بر روی دستگاه مجهز به حسگر الکتروشیمیایی، نمایش غلظت گاز CO امکان پذیر میباشد.

• همچنین بین غلظت گاز CO و جریان الکتریکی دو سر حسگر، یک رابطه خطی وجود دارد که در تعریف عملکرد دستگاه مطابق استاندارد و تعیین زمان دقیق اعلام خطر بسیار اهمیت دارد.

• در مقایسه با دیگر تکنولوژیهای موجود برای تشخیص گاز CO، حسگرهای الکتروشیمیایی بیشترین وابستگی را به گاز CO دارند. بطوریکه کمترین عکس العمل را نسبت به سایر گازها از خود نشان میدهند. البته گاز آمونیاک منتشر شده از بعضی شوینده ها میتواند موجب بوق زدن غیر ضروری دستگاه گردد.

• مصرف برق این حسگرها بسیار کم میباشد، لذا در بیشتر مدلها از باتری بعنوان تنها منبع تامین انرژی دستگاه استفاده میشود و دستگاه در شرایط عادی برای مدت چند سال بدون تعویض باتری کار میکند . ضمنا در مدلهایی که با برق شهر کار میکنند، باتری پشتیبان میتواند برای مدت چند هفته دستگاه را فعال نگهدارد.

• کالیبراسیون دستگاه مجهز به حسگر الکتروشیمیایی بسیار ساده بوده و دستگاه بطور اتوماتیک این فرایند را در طول عمر کاری خود انجام میدهد و نیازی به کالیبراسیون دوره ای دستگاه نمیباشد. کالیبراسیون دستی تنها یکبار و در مرحله تولید انجام میشود.

• حسگر الکتروشیمیایی در شناسایی گاز CO بسیار سریع عمل میکند و پس از رفع گاز، زمان بازگشت حسگر به شرایط طبیعی بسیار کوتاه میباشد.

• طول عمر حسگر در بعضی از مدلهای موجود در بازار، بین ۲ تا ۵ سال میباشد که بعضا امکان تعویض حسگر بر روی دستگاه پیش بینی میشود. در مدلهای مرغوب، طول عمر حسگر ۷ سال و یا بیشتر میباشد که بر روی دستگاه امکان تعویض حسگر وجود ندارد و با پایان یافتن عمر دستگاه، هشدار دهنده جدید باید تهیه گردد.

هرگونه سوال و دریافت مشاوره تحصیلی (از ابتدایی تا دکتری) مدارس و دانشگاه ها ( تیزهوشان، نمونه دولتی، سراسری، دانشگاه آزاد، علمی کاربردی و پیام نور ) با شماره های زیر تماس بگیرید.

تماس از تلفن ثابت 9099071375 (سراسر کشور) - تماس از تلفن ثابت 9092305784 (در تهران) - تماس از طریق موبایل همراه اول : 99221106

online پاسخگویی بصورت 24 ساعته


اشتراک گذاری:

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*