Otomotiv, kimya, petrokimya ve metalürji endüstrileri, bilimsel ve tıbbi araştırmalar, enerji üretimi ve çevre koruma, özelliklegaz enstrümantasyonu veanalizi açısından çok geniş bir teknoloji yelpazesine ihtiyaç duyan başlıca sektörlerden sadece birkaçıdır.
Bunlar arasında gıda işlemeden çimento ve rafinasyona kadar geleneksel endüstriler yer almaktadır. Metanizasyon ve yakıt hücreleri gibi yeni enerji sektörlerinde de giderek daha fazla yer alıyoruz.
Yeni faaliyetler genellikle yenilikçi, daha verimli ölçüm teknolojileri gerektirir. Aynı zamanda, geleneksel endüstrilerimiz de buna ayak uydurmak için hızla gelişiyor. Bu kavşakta, piyasada bulunan gaz enstrümantasyonu ve analiz teknolojileri de bir o kadar çeşitlilik göstermektedir.
Gaz analizi, endüstriyel enstrümantasyonun geniş alanındaki araçlardan biridir. Günümüzde gaz analiz cihazlarına her alanda rastlamak mümkündür. Üretim kalite seviyelerinin yükseltilmesinde ve endüstriyel süreçlerin verimliliğinin optimize edilmesinde etkin bir rol oynamaktadırlar. Riskler genellikle hem ekonomik hem de ekolojiktir.
Oksijen analizörleri, endüstri ve araştırma alanında en yaygın kullanılan gaz analizörleridir. Ancak kullanılan teknolojiler ve uygulama yöntemleri bir uygulamadan diğerine büyük farklılıklar göstermektedir.
Bu teknolojiler son yirmi yılda önemli ölçüde gelişmiştir. Burada, günümüzde endüstride ve araştırmalarda en yaygın olarak kullanılan oksijen ölçüm prensiplerini gözden geçireceğiz. Her bir oksijen analiz teknolojisinin avantaj ve dezavantajlarına işaret edeceğiz.
Aslında iki farklı algılama prensibi ve dolayısıyla iki eşit derecede farklı paramanyetik oksijen analizörü tipi vardır.
Ancak her biri, adından da anlaşılacağı gibi, oksijen molekülünün "paramanyetik" özelliğinden veya "manyetik duyarlılığından" yararlanır.
Dambıl tipi paramanyetik oksijen analizörleri optik algılama kullanır. Dambılın küçük topları nitrojen (N2) ile doldurulmuştur. Oksijen bir manyetik alan aracılığıyla hücreye girdiğinde, dambıl dönme eğilimi gösterir ve eksenin ortasında bulunan ayna, hareketsiz durumdakinden farklı bir ışık sinyali verir. Bu sinyal farkı işlendikten sonra hücredeki kısmi oksijen basıncıyla ve dolayısıyla analizör kalibre edildikten sonra hacimce % olarak oksijen konsantrasyonuyla orantılıdır.
Gaz numunesi manyetik bir alana yerleştirildiğinde, oksijen molekülleri çekilir. Bu, bir kütle mikro akış ölçer tarafından tespit edilen bir basınç üretir.
Elektrokimyasal O2 hücresi bir tür yakıt hücresidir. Analiz edilecek numunedeki oksijen diyaframdan difüze edilir. Bir elektrolit aracılığıyla 2 elektrot arasında bir akım akar. Ayrıca bir direnç ve bir termistörden geçerek voltaj ölçülür. Bu voltaj oksijen konsantrasyonu ile orantılıdır.
Zirkonya oksijen analizörü, yüksek sıcaklığa kadar ısıtıldığında oksijen iyonlarına karşı katı bir elektrolit gibi davranan zirkonyum oksitin (ZrO2) özelliğini kullanır. Katı elektrolitin her bir tarafına bağlı platin elektrotlar her bir tarafta farklı bir kısmi oksijen basıncına maruz kalırsa, elektrokimyasal bir reaksiyon meydana gelir ve elektrotlar üzerinde bir elektromotor kuvvet toplanır.
Mikroskobik bir bakış açısıyla, bu elektrokimyasal reaksiyon katı elektrolit, elektrot ve oksijen arasındaki üçlü arayüzde meydana gelir.
Yüksek kısmi basınç tarafı: O2 + 4e- >> 2O2- (iyonizasyon)
Düşük kısmi basınç tarafı: 2O2- >> O2 + 4e- (molekülerleşme)
Üretilen elektromotor kuvvet (E) Nernst denklemini karşılar.
Lazer analizörleri daha kesin olarak Ayarlanabilir Diyot Lazer (TDL) analizörleri olarak bilinir. Bir verici tarafından yayılan ve bir alıcıya doğru yönlendirilen bir kızılötesi lazer ışını kullanan optik bir araçtır. Ölçüm tekniği, ışığın verici ve alıcı arasında bulunan gaz molekülleri tarafından emilmesine dayanır.
Gazların çoğu ışığı belirli dalga boylarında emer ve emilim gaz konsantrasyonunun doğrudan bir fonksiyonudur.
Lazerin dalga boyu, söz konusu moleküle özgü belirli bir absorpsiyon çizgisi üzerinde analiz edilir, böylece mevcut diğer moleküllerden kaynaklanan neredeyse tüm girişimler önlenir. Bu nedenle ölçülen gaz konsantrasyonu absorpsiyon çizgisinin genliği ile orantılıdır.
