Портативные приборы для определения концентрации озона преобразуют концентрацию озонового газа в электрические сигналы главным образом с помощью датчиков, которые затем обрабатываются схемами и вычисляются с помощью данных и в конечном итоге отображают концентрацию озона в цифровой или графической форме, в основе которой лежит точное обнаружение с использованием химических или физических свойств озона.
В настоящее время основные портативные детекторы озона в основном используют два следующих принципа работы с различными сценариями и точностью:
1.Принцип электрохимических датчиков (очень часто)
Это основная технология современных портативных устройств, которые генерируют электрические сигналы в результате реакции озона с химическими веществами внутри датчика, и конкретный процесс состоит из четырех этапов:
Вход газов: озоновый газ диффузионно проникает в область индукционных электродов внутри электрохимического датчика через воздухозаборник детектора (с фильтром пыли / осушителем).
Электрохимическая реакция: Рабочие электроды в датчике вступают в окислительно - восстановительную реакцию с озоном (озон восстанавливается), при этом генерируется слабый электрический сигнал, а интенсивность тока линейно коррелируется с концентрацией озона (чем выше концентрация, тем больше ток).
Преобразование сигнала: слабый ток, выводимый датчиком, обрабатывается схемой усиления внутри детектора, модулем преобразования A / D и преобразуется в вычислимый цифровой сигнал.
Данные отображаются: процессор преобразует цифровые сигналы в значения концентрации озона (обычно в ppm или мг / м³) на основе заданной калибровочной кривой (предварительно маркированной стандартным озоновым газом), которая в конечном итоге отображается на дисплее в режиме реального времени.
Преимущество этого принципа заключается в быстром реагировании (обычно < 30 секунд), небольшом объеме, низком энергопотреблении, подходящем для быстрого обнаружения на месте; Недостатком является то, что датчик имеет срок службы (1 - 2 года), требует регулярной калибровки и уязвим для влажности, температуры и других факторов окружающей среды.
2. Принцип ультрафиолетового поглощения (сценарий высокой точности)
Основываясь на физических свойствах « селективного поглощения озоном определенных длин волн ультрафиолетового излучения», с более высокой точностью, как правило, в сценариях, требующих строгих результатов испытаний, рабочий процесс выглядит следующим образом:
Источники излучения: ультрафиолетовые источники света внутри детектора (обычно излучающие ультрафиолетовые лучи на длине волны 254 нм, которые сильно поглощаются озоном) излучают стабильный ультрафиолетовый свет в камеру обнаружения.
Поглощение газов: после того, как озоновый газ, подлежащий обнаружению, попадает в газовую камеру, часть ультрафиолетового света поглощается озоном в соответствии с законом Ламбера - Билла (то есть степень поглощения пропорциональна концентрации озона и длине газовой камеры).
Обнаружение сигнала: ультрафиолетовый детектор на другом конце газовой камеры, принимающий остаточный ультрафиолетовый свет после поглощения, преобразует световой сигнал в электрический сигнал, и чем больше света не поглощается, тем сильнее электрический сигнал (отрицательно коррелирует с концентрацией озона).
Расчет концентрации: процессор сравнивает разницу в электрических сигналах, когда « есть озон» и « нет озона», в сочетании с параметрами газовой камеры и формулой закона, чтобы рассчитать концентрацию озона и показать.
Преимуществом этого принципа является высокая точность (погрешность обычно < 2%), длительный срок службы датчика (3 - 5 лет), сильная антиинтерференционная способность; Недостатком является относительно большой объем оборудования, более высокое энергопотребление, более высокая стоимость, некоторые портативные устройства будут использовать упрощенную версию ультрафиолетового модуля, чтобы сбалансировать портативность и точность.