Cảm biến H2 (sensor hydro) cho phép đo khí độ phân hủy NH3 một cách đơn giản. Khí trong lò dẫn ra qua một đường ống được đưa vào sensor hydro ở ngoài lò để phân tích. Cơ sở của phương pháp dựa vào tính dẫn nhiệt khác nhau của các chất khí thường tồn tại trong môi trường thấm. Do H2 có độ dẫn nhiệt cao hơn nhiều các loại khí khác như NH3, O2, N2, CO, CO2 và H2O nên các thiết bị loại này được sử dụng để xác định hàm lượng hydro trong hỗn hợp khí nhất định (hình 2.8).
Hình 2.8. Độ dẫn nhiệt của các khí (Theo Hartmann & Braun)
* Nguyên lý hoạt động:
Cảm biến hydro bao gồm một cầu Wheatstone (hình 2.9) gồm bốn dây điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ. Hai điện trở song song được đặt trong khí đang được phân tích (Sensor) và hai điện trở còn lại nằm trong buồng đo (buồng khí chuẩn). Trong quá trình
54
đo, cả 4 điện trở này đều được nung tới trên 500oC. Độ dẫn nhiệt của khí trong môi trường phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng hydro. Do vậy, điện trở trong buồng đo sẽ thay đổi. Dựa trên sự thay đổi tín hiệu dòng điện ra sẽ xác định được nồng độ H2 của môi trường.
(a) (b)
Hình 2.9. Cầu Wheatstone (a) và sơ đồ nguyên lý hoạt động cảm biến hydro (b)
Cảm biến hydro của hãng Stange (hình 2.10) được sử dụng để đo khí ngoài lò với các đặc tính kĩ thuật cơ bản sau:
+ Đo được nồng độ H2 : 0÷75%;
+ Điện áp nguồn : 24V, dùng nguồn một chiều; + Dòng ra: 4÷20 mA. (Chuẩn công nghiệp) Cảm biến hydro có thể đặt thẳng đứng hoặc nằm ngang tùy thuộc vào vị trí cần đo. Phạm vi đo rộng nên có độ chính xác cao và rất ổn định, dễ điều khiển.
Hình 2.10. Cảm biến hydro (STANGE - Đức) Điện trở chuẩn Điện trở chuẩn Đường khí dẫn vào Điện trở chuẩn K h í p h â n tí c h Nhận tín hiệu Nguồn
55