In un articolo: sulla classificazione e sui principi di funzionamento dei sensori di gas 

1.Sensore di combustione catalitico

Il sensore di combustione catalitica è attualmente il sensore di gas combustibile a basso costo più comune. Al suo interno si trovano una coppia di piccole “sfere” costituite da una spirale di filo di platino rivestita da una base in ceramica. Uno di questi è una “palla” sensibile, che è un elemento di rilevamento; la sua superficie è ricoperta da uno strato di catalizzatore che reagisce con tutti i gas infiammabili presenti. L'altro è una “palla” inerte che non reagisce con alcun gas e serve solo come elemento di compensazione per le variazioni della temperatura o dell'umidità esterna.

Durante il normale funzionamento, l'elica del filo di platino viene riscaldata dalla corrente elettrica ad una temperatura elevata di 450°C–500°C. A contatto con un gas infiammabile, sulla superficie dell'elemento di rilevamento avviene una reazione di combustione catalitica, la temperatura aumenta e la resistenza del filo di platino all'interno aumenta di conseguenza. Utilizzando un ponte di Wheatstone è possibile misurare con precisione la variazione di resistenza dell'elemento rilevatore e quindi calcolare la concentrazione del gas rilevato.

2. Sensore di gas a semiconduttore

Un sensore di gas a semiconduttore viene spesso utilizzato per rilevare gas infiammabili e tossici a basse concentrazioni. Il suo elemento di rilevamento del gas è una pellicola di ossido metallico depositata su un wafer di silicio. Quando il gas rilevato entra in contatto con un ossido metallico, il gas viene adsorbito sulla sua superficie, provocando una variazione nella resistenza dell'ossido metallico, e questa variazione di resistenza è associata ad una variazione nella concentrazione del gas. Tipicamente, la superficie del sensore a semiconduttore viene riscaldata a una temperatura costante compresa tra 200°C e 250°C per aumentare la velocità di risposta e ridurre l'effetto delle variazioni della temperatura ambiente.

3. Sensore di gas a infrarossi

Il sensore di gas a infrarossi viene utilizzato principalmente per rilevare gas infiammabili e anidride carbonica. Rispetto al sensore di combustione catalitica, presenta i vantaggi di migliore stabilità, elevata precisione, elevata immunità al rumore, assenza di avvelenamento, adatto a condizioni operative difficili, bassa manutenzione e lunga durata. È generalmente considerato un prodotto di fascia alta per il rilevamento di gas infiammabili. A causa del fattore prezzo, il suo utilizzo non è così diffuso come il sensore di combustione catalitico, tuttavia, con il continuo progresso e miglioramento delle tecnologie di produzione dei sensori a infrarossi, la differenza di prezzo tra loro si sta riducendo. La tendenza attuale è quella di sostituire gradualmente i sensori di combustione catalitica con sensori di gas a infrarossi e di modernizzare rapidamente i prodotti. I comuni sensori di gas a infrarossi sono disponibili in due tipi: puntiformi e a canale ottico aperto.

Il sensore di gas puntiforme a infrarossi è costituito da una sorgente a infrarossi, una lente ottica di focalizzazione, una cella di campionamento del gas e un sensore piroelettrico. Quando la luce infrarossa emessa da una sorgente a infrarossi passa attraverso una cella di campionamento del gas, i raggi infrarossi di una determinata lunghezza d'onda vengono assorbiti dal gas di rilevamento nella cella. Confrontando l'intensità della luce infrarossa assorbita con l'intensità della luce infrarossa di riferimento, si può ottenere la concentrazione del gas rilevato.

Il sensore di gas a infrarossi a canale ottico aperto è costituito da moduli trasmittenti e riceventi e deve essere installato in coppia. Il modulo trasmittente invia un raggio infrarosso al modulo ricevente. In presenza del gas rilevato, i raggi infrarossi di una determinata lunghezza d'onda presenti nel fascio luminoso vengono assorbiti dal gas. Confrontando l'intensità della luce infrarossa assorbita nel modulo ricevente con l'intensità della luce infrarossa di riferimento, è possibile determinare la concentrazione del gas rilevato. L'unità di misura di un rilevatore di gas a infrarossi a percorso ottico aperto è LEL m, ovvero la concentrazione totale di gas nel percorso ottico moltiplicata per la distanza.

4. Sensore di fotoionizzazione del gas

Il sensore di gas a fotoionizzazione è in grado di rilevare concentrazioni di composti organici volatili e altri gas tossici a livelli estremamente bassi (concentrazioni in parti per milione e persino parti per miliardo). Il sensore di gas a fotoionizzazione utilizza il principio della ionizzazione del gas mediante luce per rilevare i gas. Utilizza una fonte di luce ultravioletta per scomporre la materia organica in ioni positivi e negativi rilevati dal dispositivo. Il rilevatore registra la carica del gas ionizzato e lo converte in un segnale di corrente. Dopo l'amplificazione e l'elaborazione della corrente viene visualizzato il valore della concentrazione del gas in parti per milione. Dopo il rilevamento, gli ioni vengono ridotti nuovamente nel gas o vapore originale. Il sensore di fotoionizzazione è un sensore non distruttivo, non “brucia” né modifica il gas rilevato per lungo tempo, quindi il gas dopo il rilevamento da parte del sensore di fotoionizzazione può essere raccolto per ulteriori misurazioni.

5. Sensore di gas elettrochimico

Il sensore di gas elettrochimico occupa un posto indispensabile nel rilevamento di gas tossici e nocivi. Un sensore di gas elettrochimico è costituito da un elettrolita, elettrodi e un filtro. Selezionando la tensione, l'elettrolita e i materiali dell'elettrodo appropriati, il gas rilevato reagisce chimicamente sulla superficie dell'elettrodo e genera una microcorrente la cui intensità è proporzionale alla concentrazione del gas. Analizzando ed elaborando questa corrente si può ottenere la concentrazione del gas rilevato.