Gedetailleerde inleiding tot de kalibratiemethode voor gasdetectoren
A. Voorgemengd kalibratiegas
De methode voor het voormengen van kalibratiegas is de kalibratie en methode van de gassensor. Voorgemengde kalibratiegassen kunnen worden gecomprimeerd en onder druk in cilinders worden opgeslagen. Deze flessen kunnen elk formaat hebben, maar bij kalibratie in het veld geven mensen de voorkeur aan kleinere, lichtere flessen. Deze kleine, draagbare gasflessen kunnen in twee categorieën worden verdeeld: lagedruk- en hogedrukgasapparatuur.
Lagedrukgascilinders zijn dunwandig, licht van gewicht en over het algemeen niet recycleerbaar of wegwerpbaar. Hogedrukgascilinders zijn ontworpen voor puur chemische gevaren. Voor kalibratiegassen hebben deze flessen doorgaans dikke wanden en zijn ze bestand tegen drukken tot 2000 psi.
Om de sensor te kalibreren en hogedrukgas uit de hogedrukgasfles te laten stromen, is een drukregelaar nodig. Het bestaat uit een drukregelaar, een manometer en een stroombeperkingsgat. Een stroombeperkingsopening is een zeer klein lineair gat dat geschikt is om een bepaalde hoeveelheid luchtstroom bij een gegeven druk toe te staan.
Sommige sensoren hebben tijdens het kalibratieproces vocht nodig om de juiste meetwaarden te verkrijgen. De stappen van het bevochtigingsproces zijn hetzelfde als de nulpuntinstelling van de sensor.
B. Penetratieapparatuur
Een permeatieapparaat is een afgesloten container die chemicaliën bevat die de gas- en vloeistoffase gelijk maken. Gasmoleculen dringen door de rand of bovenkant van de permeatiecontainer. De penetratiesnelheid van gasmoleculen hangt af van de permeabiliteit van de stof en de temperatuur. De penetratiegraad is stabiel op de lange termijn. Een constant kalibratiegas gemengd met de binnendringende chemische stof, waarvan de permeabiliteit bekend is gezien de temperatuur. Hiervoor zijn een thermostatische kalibermeter en debietregelaar vereist. Permeaatbuizen leveren echter voortdurend chemicaliën met een constante snelheid, wat opslag- en veiligheidsproblemen veroorzaakt. De permeabiliteit van een bepaald gas kan voor de toepassing te hoog of te laag zijn. Gassen met een hoge dampdruk dringen bijvoorbeeld te snel door en chemicaliën met een zeer lage dampdruk hebben een permeabiliteit die te laag is om van enig nut te zijn.
Osmoseapparatuur vind je vooral in laboratoria en wordt vaak gebruikt op analytische instrumenten. Voor gasmonitoring zijn de concentraties die nodig zijn voor sensorkalibratie typerend voor apparatuur met hoge permeabiliteit. Daarom is de toepassing ervan beperkt.
C. Kruiskalibratie
Bij de kruiskalibratiemethode heeft vrijwel elke sensor last van interferentie van andere gassen. Om bijvoorbeeld 100% LEL-ethaangas te kalibreren, wordt gewoonlijk 50% ELE-methaangas gebruikt in plaats van het eigenlijke ethaangas. Dit komt omdat ethaan bij kamertemperatuur vloeibaar is en een lage dampspanning heeft. Daarom is het moeilijk om een veilig mengsel te gebruiken en dit onder hoge druk te houden.
Met andere woorden: methaan heeft een hoge dampspanning en is zeer stabiel. Bovendien kan het met lucht worden gemengd en op zeer hoge druk worden gehouden. Methaan kan in meer kalibratiesituaties worden gebruikt dan ethaanmengsels en heeft een lange levensduur. Een 50% ethaanmengsel is gemakkelijk verkrijgbaar. Daarom raden fabrikanten van alarmen voor brandbare gassen aan om methaan te gebruiken als vervanging voor het kalibreren van andere gassen.
Er zijn twee methoden om het gebruik van methaan als surrogaat voor de kalibratie van andere gassen te verwezenlijken. De eerste methode is om het brandbaar gasalarm te kalibreren met methaan en tegelijkertijd de meetwaarden voor andere gassen te vervangen door de verkregen meetwaarden te vermenigvuldigen met de responsfactoren in de handleiding. Dit is het geval bij de meest gebruikte katalytische sensoren.
De katalytische sensor is een lijnuitgang, dus de responsfactor wordt gebruikt in overeenstemming met het volledige bereik. Bij het kalibreren van een sensor met methaan is de output van pentaan bijvoorbeeld slechts de helft van die van methaan. Daarom is de responsfactor voor pentaan 0.5. Dus wanneer de sensor daadwerkelijk pentaan detecteert maar is gekalibreerd met methaan, wordt de waarde vermenigvuldigd met 0.5 om de pentaanwaarde te verkrijgen.
Bij de tweede methode wordt nog steeds methaan als kalibratiegas gebruikt, maar de kalibratiewaarde wordt verdubbeld. Gebruik bijvoorbeeld 50% LEL methaan kalibratiegas om 100% LEL pentaan te kalibreren. Hoewel tijdens de kalibratie methaangas is gebruikt, wordt na kalibratie van het instrument de concentratie pentaangas weergegeven.
D. Gasmenging
Niet alle kalibratiegassen zijn beschikbaar. Zelfs als het wel beschikbaar is, is het mogelijk dat bij een bepaalde concentratie of een vast achtergrondmengsel het kalibratiegas niet beschikbaar is. Veel gasmengsels kunnen echter worden verdund om gasmonitors met een laag concentratiebereik te kalibreren.
