冷媒感測器的工作原理是 對周圍空氣進行採樣，檢測由洩漏冷媒引起的物理或化學變化，將該變化轉換為電訊號，然後在氣體濃度超過定義的閾值時觸發警報或控制操作。確切的機制取決於感測器技術： NDIR infrared，，，， 催化珠，，，， MOS半導體，，，， 導熱係數，或較新的 基於MEMS屬性 方法。
換句話說，不存在單一的「冷媒感測器原理」。不同的冷媒和應用使用不同的方法。例如，許多現代 HVAC 冷媒探測器使用 基於紅外線的感測 對於鹵化碳冷媒，而碳氫化合物冷媒，例如 R290 也可以檢測到 催化珠 或其他可燃氣體技術。
冷媒感測器的基本工作流程
大多數冷媒感測器遵循相同的四步驟邏輯：
1) 空氣到達感測元件
環境空氣擴散到感測器外殼或被吸入感測室。在固定式 HVAC 探測器中，感測元件通常安裝在一個外殼中，該外殼旨在讓目標氣體進入，同時減少灰塵、飛濺和污染。
2) 冷媒改變可測量的特性
這是感測器的核心。根據感測器類型，冷媒可能：
- 吸收紅外線，
- 改變氣體混合物的傳熱特性，
- 在催化表面燃燒並釋放熱量，或
- 改變感測膜的電阻。
3) 電子設備將此變化轉化為濃度數據
感測器電子裝置放大、線性化、補償和解釋原始訊號。在 NDIR 系統中，這可能涉及基於熱電堆的訊號調節；在基於 MEMS 的冷媒感測器中，板載演算法將測量的氣體特性轉換為濃度輸出。
4) 偵測器將讀數與警報閾值進行比較
如果氣體濃度超過程式閾值，系統可以觸發 警報、通風、關閉或緩解控制。在機房和 A2L 系統中，這些閾值通常由規範或標準定義，而不是透過猜測來定義。
冷媒感測器主要原理
1.NDIR紅外線感測器
是n 代表 非色散紅外線。這是冷媒洩漏檢測最常用的原理之一，因為許多冷媒氣體吸收特徵波長的紅外線光。 Horiba 解釋說，NDIR 感測器通常包括一個 紅外線光源、樣品池、濾光片和紅外線探測器，並使用特定波長的衰減來確定氣體濃度。
NDIR 的工作原理
一束紅外光穿過採樣的空氣。如果存在冷媒分子，它們會吸收部分特定波長的光。偵測器測量損失了多少光，電子設備使用比爾-蘭伯特式測量邏輯將其轉換為濃度讀數。
為什麼 NDIR 深受冷媒歡迎
NDIR 被廣泛使用，因為它提供 良好的選擇性和長期穩定性 適用於許多冷媒，特別是鹵化碳和其他紅外線活性氣體。德州儀器 (TI) 也指出，熱電堆前端通常用於 NDIR 感測應用，包括冷媒檢測系統。
最適合
NDIR 是許多人的明智選擇 HFC、HFO、CO2 和混合冷媒 固定 HVAC 和冷凍系統中的洩漏檢測應用。
2.基於MEMS特性的冷媒感測器
一種較新的方法使用 微機械MEMS感測器 來衡量變化 熱力學性質 空氣/氣體混合物的影響而不是僅依賴光吸收。 NevadaNano 將其分子特性光譜儀方法描述為使用具有 嵌入式焦耳加熱器和電阻溫度計;當存在冷媒時，氣體混合物的特性會發生變化，演算法會將其轉換為濃度。
這個原則是如何運作的
此感測器加熱一個微小元件並監測周圍氣體如何影響熱傳遞和相關物理行為。由於冷媒會改變空氣的熱力學性質，因此系統可以根據測量的反應推斷冷媒濃度。
為什麼這很重要
這種方法被用在一些 A2L 和 A3 冷媒感測器 因為在某些應用中，與催化珠設計相比，它可以提供內建補償、工廠校準和強大的抗中毒能力。
3. 催化珠感測器
一個 催化珠 感測器，也稱為 催化燃燒器，是一種經典的可燃氣體感測方法。 贏 解釋說它使用 兩顆加熱珠 在惠斯登電橋中：主動磁珠和參考磁珠。當可燃氣體到達活性珠時，它會在催化劑表面氧化，產生熱量並改變珠的電阻。此電路通常測量該差異並報告氣體水平 %LEL。
催化珠感測的工作原理
- 感測器加熱珠子，
- 可燃氣體到達活性珠，
- 氧化產生額外的熱量，
- 電阻變化，
- 橋式電路將這種變化轉換成氣體讀數。
最適合
催化珠感測器通常用於 碳氫化合物冷媒 例如 R290丙烷，其中可燃性檢測至關重要。
限制
催化珠感測器可能受到以下因素的影響 中毒、過度曝曬和氧氣供應，這就是為什麼一些製造商將紅外線或 MEMS 方法定位為惡劣環境中維護成本較低的替代方案。
4. MOS半導體感測器
mos 感測器工作通過 表面化學。當氣體分子與加熱表面上的氧氣相互作用時，金屬氧化物感測層會改變電阻。技術評論將 MOS 氣體感測器描述為電導裝置，其輸出取決於氣體/固體相互作用引起的電導率變化。
MOS 工作原理
感測器將感測材料保持在高溫狀態。當冷媒或其他氣體到達表面時，表面反應會改變電荷載子的數量，從而改變電阻。此電路測量電阻變化並估計氣體濃度。
最適合
MOS 感測器常用於以下場合 成本低、尺寸緊湊、整合簡單 比最大選擇性更重要。
限制
MOS 感測器更容易受到 濕度影響、VOC 交叉敏感性和長期漂移，因此它們通常需要補償和仔細的校準策略。
5.熱導感測器
一個 導熱係數 感測器測量氣體混合物如何傳遞熱量。堀場解釋說，這種方法使用加熱絲或類似元件；隨著氣體熱導率的變化，元件溫度和電阻也會變化，從而可以計算濃度。
它如何工作
如果洩漏的冷媒改變了感測器周圍空氣的熱導率，感測器會將該變化檢測為加熱元件中的電阻變化。
最適合
熱導率感測適用於某些冷媒應用，但通常 選擇性較少 與 NDIR 不同，因為它響應大量氣體特性變化而不是特定的光學指紋。 Horiba 明確指出 TCD 確實 不表現出選擇性 以同樣的方式，其他氣體也會影響讀數。
感測器偵測到冷媒後警報邏輯如何運作
冷媒感測器不會因「存在氣體」而停止。在實際的 HVAC 和冷凍系統中，讀數與 定義的閾值，然後系統觸發響應。正確的閾值取決於冷媒類別和應用。
適用於機房和許多 A1 冷媒
ASHRAE 指南要求冷媒偵測器設定點為 不大於適用的冷媒濃度限值 (RCL)，並且最近的附錄繼續要求在洩漏冷媒集中的地方安裝偵測器，以便它可以啟動警報和機械通風。
適用於 A2L 輕度易燃冷媒
UL 解釋說，針對這些應用的冷媒檢測系統的評估圍繞 LFL 的 25%，有助於降低洩漏引起的火災風險。 TI 的 A2L 應用簡介同樣討論了用於遵守 UL 60335-2-40 要求。
對於具有緩解能力的系統
當超過閾值時，檢測器可能會觸發：
- 聲音/視覺警報，
- 換氣扇、
- 緩解委員會，
- 壓縮機關閉，
- 或其他安全邏輯。例如，開利的 A2L 補充指南描述了與控制板通訊的偵測感測器，一旦冷媒濃度上升到 LFL 的一定百分比以上，控制板就會啟動耗散模式。
為什麼佈局與感測器技術一樣重要
如果安裝位置錯誤，即使是最好的感測器也可能漏掉洩漏。 ASHRAE 要求設定機房偵測器 洩漏的冷媒會集中的地方，這意味著放置位置應遵循預期的洩漏行為、氣流和密度效應。
這就是為什麼冷媒檢測確實是一個 系統設計問題，而不僅僅是組件選擇。您需要權利：
- 感測原理、
- 校準，
- 安裝位置，
- 閾值邏輯，
- 和控制輸出。
哪種冷媒感測器原理最好？
沒有普遍的贏家。
- 對很多人來說 鹵化碳冷媒，，，， 是n 出於選擇性和穩定性的考慮，通常優選。
- 為了 易燃碳氫化合物 喜歡 R290，，，， 催化珠 和較新的 基於MEMS屬性 方法是常見的選項。
- 為了 對成本敏感的嵌入式產品，，，， mos 可能仍會使用，但補償和漂移控制更重要。
- 對於需要簡單的大宗氣體特性測量的應用， 導熱係數 可以考慮，雖然選擇性較小。
常問問題
冷媒感測器如何檢測洩漏？
它透過測量冷媒引起的周圍空氣的特性變化來檢測洩漏，例如 紅外線吸收、傳熱變化、催化氧化或電阻變化，然後將該訊號轉換為濃度讀數和警報輸出。
最常見的冷媒感測器類型是什麼？
對於許多現代 HVAC 冷媒來說， NDIR infrared 由於其選擇性和穩定性，它是最常見的固定檢測方法之一。
所有冷媒感測器的工作方式都相同嗎？
不會。不同的感測器使用不同的原理，包括 NDIR、MEMS 熱力學性能感測、催化珠、MOS 和熱導率。
為什麼A2L冷媒需要不同的檢測邏輯？
由於 A2L 冷媒具有輕度易燃性，因此感測器通常是冷媒的一部分 冷媒檢測系統 設計為在一小部分反應 線性FL, 經常討論的 25% LFL 在 UL 指引中。
感應器只是警報，還是也可以控制設備？
它可以兩者兼得。在許多系統中，偵測器讀數用於觸發 風扇、緩解板、警報或關閉邏輯，而不僅僅是顯示警告。
