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| Systechillinois - P205 Moisture Sensor 란? |
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| 작성자: admin 2021-11-26 14:22:04 | 536 |
| 첨부: P2O5 sensor.pdf (279.6 KB) |
.png) 오산화인(P2O5) 습도센서 란? Systech Instruments에서 사용하는 전해전류식 습도센서는 불활성 가스에 있는 습기 수준을 정확하게 측정하기 위해 잘 알려진 오산화인 원리를 적용하였습니다.
 이론 전기분해에 대한 패러데이의 법칙(Faraday’s Law)에서 보면, 수소와 산소로 해리시키기 위하여 물 분자는 일정한 양의 에너지를 필요로 합니다. 전해전류식 센서에는 수분 흡수 화학물질이 코팅된 전극을 따라 일정한 전압이 통과합니다. 수분이 들어와 전극에 접촉하게 되면, 에너지를 흡수하여 해리됩니다. 흡수된 에너지의 양은 가스 내 존재하는 수분의 양과 직접 비례합니다.
일정한 전압은 코일 단면에 공급되고 이에 따른 전류를 모니터링합니다. 가스가 흘러 센서를 통과하기 때문에, 가스에 있는 수분은 P2O5 코팅 부분으로 끌려오게 되어 두 개의 백금 코일 사이의 저항이 변하게 됩니다. 수분 때문에 저항이 변하게 되며, 이 때 수소와 산소 가스로 전기분해 됩니다. 저항의 변화는 측정 전류의 변화를 일으킵니다.
이 전류의 양은 패러데이의 법칙에 따라 가스 기류에 있는 수분의 양과 직접적으로 비례합니다. 따라서, 센서와 셀에서의 전류량을 통해 가스 유량을 알게 되면, 샘플 가스에 함유되어 있는 수분에 대해 절대 측정을 할 수 있습니다. 이 측정에 관한 수학 방정식은 다음과 같습니다.
I = K1 F C + (e+B)
I = 전류
K1 = 패러데이의 상수
F = 질량 유량
C = 가스의 수분량
e = 전기분해의 바탕 전류
B = 재결합 전류
작동 원리
 오산화인(P2O5) 습도센서는 약 8 cm 길이의 석영관 주위에 백금 전선을 이중으로 감은 구조로 되어 있습니다. 이 백금 코일의 끝단은 수지 코팅으로 밀봉처리 되어 있습니다. 노출된 백금 전극은 P2O5 필름으로 코팅되어 있습니다. 센서의 양 끝단부에는코일의 돌출부분에 전원 연결을 위하여 PTFE 가이드가 조립되어 있습니다.
일정한 전압이 코일 단면에 공급되고 이에 따른 전류를 모니터링합니다. 가스가 흘러 센서를 통과하기 때문에, 가스에 있는 수분은 P2O5 코팅 부분으로 끌려오게 되어 두 개의 백금 코일 사이의 저항이 변하게 됩니다. 수분 때문에 저항이 변하게 되며, 이 때 수소와 산소 가스로 전기분해 됩니다. 저항의 변화는 측정 전류의 변화를 일으킵니다. 이 전류의 양은 패러데이의 법칙에 따라 가스 기류에 있는 수분의 양과 직접적으로 비례합니다. 따라서, 센서와 셀에서의 전류량을 통해 가스 유량을 알게 되면, 샘플 가스에 함유되어 있는 수분에 대해 절대 측정을 할 수 있습니다.
재결합이라고 하는 효과는 캐리어 가스에 수소 또는 산소가 함유되어 있을 때 발생합니다. 이것은 보통 측정 샘플에 5 ppm 이하의 수분이 함유되어 있는 경우에만 문제가 됩니다. 샘플 가스 기류에 있는 수소나 산소가 전기분해되는 동안 다른 물 분자를 형성하기 위하여 생성되고 있는 수소와 산소에 결합되기 때문에 재결합이 발생합니다.
이 물 분자는 다시 센서에 이끌리게 되고 다시 전기분해가 되어, 저항이 감소하고 부정확하게 측정값이 높게 나타납니다. 재결합이 의심스럽다면, 샘플 가스를 두 배로 공급하여 간단히 확인할 수 있습니다. 유량이 많을수록 센서로부터 전기분해 생성물이 더 빨리 없어지기 때문에, 재결합이 감소하게 됩니다. 재결합이 발생하지 않는다면, 샘플 가스의 2배 유량은 정확하게 수분 측정값의 2배가 되어야 합니다. 측정값이 정확하게 두 배가 되지 않는다면, 재결합이 존재하는 것입니다. 재결합을 보정하고 참 수분 측정값을 계산하기 위해서는 다음과 같은 식을 사용하십시오.
참 수분(ppm) = 200cc/min에서 측정값 - 100cc/min에서 측정값
Systech 분석기에는 가스 기류에 함유되어 있는 수소와 산소에 대해 사용할 수 있도록 자동 보정 기능이 내장되어있습니다.
셀 재코팅
셀에 코팅된 P2O5은 셀을 사용할 수록 서서히 약화됩니다. 따라서 나중에는 셀이 더 이상 수분에 반응하지 않게 되며 코팅을 다시 해야 할 필요가 있습니다. 셀 재코팅 작업은 간단한 과정으로 인산 묽은 용액을 코일에 바르면 됩니다. 셀의 최대 사용수명을 위해서는 셀을 사용하지 않을 때 깨끗하고 건조한 가스로 정화시킬 것을 권장합니다. 이 타입의 측정기에서 일반적으로 사용하는 불활성 가스는 알곤, 질소 및 헬륨입니다.
교정 이 측정 원리는 기본 측정 방법(과학 법칙에 따른 절대 측정)이기 때문에, 교정할 필요가 없습니다. 하지만 가스의 유량을 알고 있는 값으로서 상수화하는 것이 중요합니다. 대부분의 측정기에서 유량을 일정하게 유지할 수 있도록 질량유량계를 사용할 수 있습니다.
적용 분야 이 타입의 측정기에서 일반적으로 사용하는 불활성 가스는 알곤, 질소 및 헬륨입니다.
수분 분석기는 다음과 같이 산업의 두 분야에서 적용할 수 있습니다.
가스 생산자 - 생산가스 품질 보증용
가스 소비자 - 공정가스 모니터링
(약물류는 의료용 산소의 측정을 위해 P2O5사용이 필수적입니다.)
대표적인 산업으로 반도체 제조, 의료용 가스, 핵처리 및 플라스틱 제조분야입니다.
P2O5 수분 분석기는 감지 셀에 있는 오산화인과 반응하는 가스나 혼합 가스에 함유된 수분 측정에는 적합하지 않습니다. 아세틸렌, 부틸렌, 이산화탄소, 황화수소 및 프로필렌과 같은 가스가 해당됩니다. 또한 셀 부품을 부식시키는 화합물이 들어 있는 혼합가스는 반드시 피해야 합니다. Systech는 염소(Cl2)와 염화가스(HCl)와 같은 부식성 가스 측정에 적합한 유리 하우징을 갖춘 특수 셀을 제공해 드립니다. 산소와 수소는 수분 측정에 간섭을 일으킵니다. 이러한 가스에서 수분 측정에 관한 자세한 내용은 위에서 설명한 “재결합”을 참조하시기 바랍니다. |
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