Was ist ein Gaskonzentrationsmessgerät?
Gaskonzentrationsmessgeräte sind Geräte zur Messung der Konzentration von Gasen.
Sie können einzelne oder mehrere Gase messen. Zu den Gasen, die mit Gaskonzentrationsmessgeräten gemessen werden können, gehören Kohlendioxid, Stickoxide, toxische Gase und brennbare Gase.
Die in den Geräten verwendeten Funktionsweisen sind daher unterschiedlich. Zu den Hauptzwecken der Messung von Gaskonzentrationen gehören die Verwaltung und Kontrolle von Produktionsprozessen, die Umweltüberwachung und die Gewährleistung der Sicherheit von Arbeitnehmern in Fabriken und an Arbeitsplätzen.
Anwendungen von Gaskonzentrationsmessgeräten
Gaskonzentrationsmessgeräte werden, wie bereits erwähnt, zur Messung der Konzentration von Gasen verwendet. Die Gase sind von unterschiedlicher Beschaffenheit, von Gasen, die in der Atmosphäre vorkommen wie Kohlendioxid und Sauerstoff bis hin zu Propangas, das als Brennstoff verwendet wird.
Einige dieser Gase sind für den menschlichen Körper schädlich, wenn sie in einem Raum eine bestimmte Konzentration überschreiten, während die Konzentration anderer Gase in der Atmosphäre aufgrund menschlicher Aktivitäten gestiegen ist. Gaskonzentrationsmessgeräte spielen eine aktive Rolle bei der Erkennung solcher schädlichen Gase und bei der Umweltüberwachung.
1. Industrielle Bereiche
In industriellen Umgebungen werden Gaskonzentrationsmessgeräte eingesetzt, um die Sicherheit der Arbeitnehmer zu gewährleisten. In Chemie- und Produktionsbetrieben können sie beispielsweise zur Überwachung der Konzentration schädlicher Gase und Dämpfe eingesetzt werden, um Gefahren am Arbeitsplatz zu vermeiden, indem sie bei abnormalen Konzentrationen einen Alarm auslösen. Auch im Bergbau und in der mineralgewinnenden Industrie werden Gaskonzentrationsmessgeräte eingesetzt, um giftige und explosive Gase aufzuspüren.
2. Umweltsektor
Auch im Umweltschutz spielen Gaskonzentrationsmessgeräte eine wichtige Rolle. Durch die Überwachung der Konzentration von Gasen in der Luft können sie zur Bestimmung des Zustands der Luftverschmutzung und zur Kontrolle und Messung von Abgasemissionen eingesetzt werden. Beispiele sind die Analyse der Zusammensetzung von Fahrzeugabgasen und die Überwachung von Luftschadstoffen in Fabriken.
3. Medizinischer Bereich
Gaskonzentrationsmessgeräte werden auch in medizinischen Geräten und in der medizinischen Umgebung eingesetzt. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung der Patientensicherheit z. B. durch die Überwachung des Sauerstoffgehalts während der Anästhesie und die Messung der Kohlendioxidkonzentration in Beatmungsgeräten.
Blutgasanalysatoren messen auch den Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt in arteriellem Blut für die klinische Diagnose und Behandlung.
Funktionsweisen der Gaskonzentrationsmessgeräte
Die eigentliche Analyse beruht auf der Anwendung der Eigenschaften des Gases wie Brechungsindex, Paramagnetismus, Leitfähigkeit der Lösung und Wärmeleitfähigkeit. Darüber hinaus beruhen Gaskonzentrationsmessgeräte hauptsächlich auf zwei Prinzipien: dem chemischen und dem physikalischen Prinzip.
1. Chemisches Prinzip
Ein Ansatz für Gaskonzentrationsmessgeräte besteht darin, die chemische Reaktion von Gasen zu nutzen, um ihre Konzentration zu messen. Bei diesem Ansatz werden Sensoren verwendet, die auf der Reaktion mit einem bestimmten Gas basieren.
Wenn das Gas mit dem Sensor in Berührung kommt, findet eine chemische Reaktion statt, die zu einer elektrischen Veränderung führt. Der Sensor erkennt diese Veränderung und die Konzentration des Gases wird entsprechend gemessen. Sensoren, die auf diesem chemischen Prinzip beruhen, werden häufig in Sauerstoff- und Kohlendioxidmessgeräten eingesetzt.
2. Physikalisches Prinzip
Ein weiterer Ansatz zur Messung der Gaskonzentration ist die Verwendung physikalischer Prinzipien, die auf der Wechselwirkung mit dem Gas beruhen. Bei diesem Ansatz werden Sensoren verwendet, die auf den Eigenschaften und dem Verhalten des Gases basieren.
So kann die Konzentration eines Gases beispielsweise durch Messung der Lichtabsorption, der Streuung, der Leitfähigkeit und der Temperaturänderungen geschätzt werden. Sensoren, die auf diesem physikalischen Prinzip beruhen, werden in Infrarot-Gaskonzentrationsmessgeräten und elektrisch leitenden Gaskonzentrationsmessgeräten eingesetzt.
Arten von Gaskonzentrationsmessgeräten
Es gibt verschiedene Arten von Gaskonzentrationsmessgeräten für eine Vielzahl von Anwendungen:
1. Elektrochemische Formel
Es werden die elektrisch bedingten Eigenschaften eines Stoffes, seine elektrochemischen Merkmale, verwendet. Es gibt verschiedene Typen, z. B. solche, die die elektrische Leitfähigkeit von Gasen in einer Lösung nutzen und Ionenelektroden-Typen, die Elektroden verwenden.
2. Optische Methode
Die optische Methode verwendet Licht wie ultraviolettes, sichtbares und infrarotes Licht, um Messungen durchzuführen. Sie besteht aus einer Lichtquelle und einem Empfänger, der das eingestrahlte Licht auffängt.
3. Elektromagnetische Methode
Diese Methode nutzt elektromagnetische Eigenschaften. Sie nutzt die magnetische Kraft, die entsteht, wenn ein Magnetfeld an ein Gas angelegt wird. Sie wird häufig zur Messung von Sauerstoff verwendet, da nur Sauerstoff im Vergleich zu anderen Gasen starke paramagnetische Eigenschaften hat.
4. Thermische Methode
Die Gaskonzentration wird anhand der Temperaturänderung gemessen, die auftritt, wenn das Gas mit einem erhitzten Metalldraht in Berührung kommt, oder anhand des thermischen Gleichgewichts. Es gibt die Wärmeleitungs- und die katalytische Verbrennungsmethode. Die Kontaktverbrennungsmethode ist bei Haushaltsgaswarngeräten weit verbreitet, da sie kostengünstig ist und in Massenproduktion hergestellt werden kann.