Nitrogen oxide sensor
ನೈಟ್ರೋಜನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸಂವೇದಕ ಅಥವಾ ಸಂವೇದಕವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಆಟೋಮೊಬೈಲ್, ಟ್ರಕ್ ಟೈಲ್ಪೈಪ್ ಅಥವಾ ಸ್ಮೋಕ್ಸ್ಟ್ಯಾಕ್ನಂತಹ ದಹನ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಸಾರಜನಕ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ನಿರ್ಮಿಸಲಾದ ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ. ಈ ಪದವು NO (ನೈಟ್ರಿಕ್ ಆಕ್ಸೈಡ್), NO2 (ನೈಟ್ರೋಜನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್) ಮತ್ತು N2O (ಲಾಫಿಂಗ್ ಗ್ಯಾಸ್ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುವ ನೈಟ್ರಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್) ನಂತಹ ಹಲವಾರು ರೀತಿಯ ಸಾರಜನಕ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಎಂಜಿನ್ನಲ್ಲಿ, ಸುಮಾರು 93 ಪ್ರತಿಶತದಷ್ಟು NO ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯ ರೂಪವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ NO2 ಸುಮಾರು 5 ಪ್ರತಿಶತ ಮತ್ತು ಉಳಿದವು N2O ಆಗಿದೆ. ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ N2O4 (NO2ನ ಡೈಮರ್) ಮತ್ತು ಉದಾಹರಣೆಗೆ N2O5ನಂತಹ ಇತರ ರೂಪಗಳಿವೆ. ಏತನ್ಮಧ್ಯೆ, ಡೀಸೆಲ್ ಎಂಜಿನ್ಗಳಿಗೆ, ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯು ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿದೆ. ಅವುಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ದಹನ ತಾಪಮಾನದಿಂದಾಗಿ (ಅವುಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಿಲಿಂಡರ್ ಸಂಕೋಚನ ಅನುಪಾತಗಳು ಮತ್ತು ಟರ್ಬೋಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಅಥವಾ ಸೂಪರ್ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ನಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ), ಡೀಸೆಲ್ ಎಂಜಿನ್ಗಳು ಸ್ಪಾರ್ಕ್-ಇಗ್ನಿಷನ್ ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಎಂಜಿನ್ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಎಂಜಿನ್-ಔಟ್ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ. ಸೆಲೆಕ್ಟಿವ್ ಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟಿಕ್ ರಿಡಕ್ಷನ್ (ಎಸ್. ಸಿ. ಆರ್) ನ ಇತ್ತೀಚಿನ ಲಭ್ಯತೆಯು ಸರಿಯಾಗಿ ಸಜ್ಜುಗೊಂಡ ಡೀಸಲ್ ಎಂಜಿನ್ಗಳು 3-ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ವೇಗವರ್ಧಕವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಾಮಾನ್ಯ ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಎಂಜಿನ್ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಟೈಲ್ಪೈಪ್ನಲ್ಲಿ ಇದೇ ರೀತಿಯ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಎಸ್ಸಿಆರ್ ಹಾನಿಕಾರಕ ಸಾರಜನಕ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳನ್ನು ಆಡ್ಬ್ಲೂ ದ್ರಾವಣವನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಪರಿಸರ ಮಾಲಿನ್ಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಿಷ್ಕಾಸ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ರಕ್ಷಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಡೀಸೆಲ್ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ವೇಗವರ್ಧಕವು ಡೀಸೆಲ್ ನಿಷ್ಕಾಸ ಅನಿಲಗಳಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು NOನ ಶೇಕಡಾ 50ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಭಾಗವನ್ನು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಿಸುವ ಮೂಲಕ NO2ನ ಭಾಗವನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಸಂವೇದಕವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವ ಪ್ರಚೋದನೆಯು ಪರಿಸರದ ಅಂಶಗಳಿಂದ ಉದ್ಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಅನಿಲಗಳು ಹೊಗೆ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲ ಮಳೆಯಂತಹ ವಿವಿಧ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಬಹುದು. ಪ್ರಪಂಚದಾದ್ಯಂತದ ಅನೇಕ ಸರ್ಕಾರಗಳು ತಮ್ಮ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು (ಇತರ ದಹನ ಅನಿಲಗಳಾದ ಎಸ್ಒಎಕ್ಸ್ (ಸಲ್ಫರ್ನ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು), ಸಿಒ (ಕಾರ್ಬನ್ ಮಾನಾಕ್ಸೈಡ್) ಮತ್ತು ಸಿಒ2 (ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್) ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ಗಳೊಂದಿಗೆ) ಮಿತಿಗೊಳಿಸಲು ಕಾನೂನುಗಳನ್ನು ಜಾರಿಗೆ ತಂದಿವೆ. ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಒಂದು ಮಾರ್ಗವೆಂದರೆ ಮೊದಲು ಅವುಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವುದು ಮತ್ತು ನಂತರ ದಹನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ರೀತಿಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಲೂಪ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುವುದು ಎಂದು ಕಂಪನಿಗಳು ಅರಿತುಕೊಂಡಿವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ದಹನ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ಅಥವಾ ಬಲೆಗಳ ಪುನರುತ್ಪಾದನೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ನಿಷ್ಕಾಸ-ಅನಿಲ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳೊಂದಿಗಿನ ಅನೇಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ, ಒಂದು ಎನ್. ಓ. ಎಕ್ಸ್ ಸಂವೇದಕವನ್ನು ನಿಷ್ಕಾಸ-ಅನಿಲ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ (ಅಪ್ಸ್ಟ್ರೀಮ್) ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎರಡನೇ ಸಂವೇದಕವನ್ನು ನಿಷ್ಕಾಸ-ಅನಿಲ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೇಲೆ ತಿಳಿಸಿದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಲೂಪ್ಗಾಗಿ ಅಪ್ಸ್ಟ್ರೀಮ್ ಸಂವೇದಕವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಏತನ್ಮಧ್ಯೆ, ಕೆಳಮುಖ ಸಂವೇದಕವನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಕಾನೂನುಬದ್ಧ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಮೀರಿಲ್ಲ ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸವಾಲುಗಳು ಕಠಿಣ ಪರಿಸರ ದಹನ ಪರಿಸರದ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಿಂದಾಗಿ, ಕೆಲವು ರೀತಿಯ ವಸ್ತುಗಳು ಮಾತ್ರ ಸ್ಥಳದಲ್ಲೇ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಲ್ಲವು. ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂವೇದಕಗಳನ್ನು ಸೆರಾಮಿಕ್ ಪ್ರಕಾರದ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯವಾದದ್ದು ಯಟ್ರಿಯಾ-ಸ್ಥಿರೀಕರಿಸಿದ ಜಿರ್ಕೋನಿಯಾ (ವೈ. ಎಸ್. ಜೆಡ್), ಇದನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತ ದಶಕಗಳಷ್ಟು ಹಳೆಯದಾದ ಆಮ್ಲಜನಕ ಸಂವೇದಕದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. YSZಅನ್ನು ದಟ್ಟವಾದ ಸೆರಾಮಿಕ್ ಆಗಿ ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು 400 °C ಮತ್ತು ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಟೈಲ್ಪೈಪ್ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು (O2−) ನಡೆಸುತ್ತದೆ. ಸಂವೇದಕದಿಂದ ಸಂಕೇತವನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಉದಾತ್ತ ಲೋಹಗಳು (ಪ್ಲಾಟಿನಂ, ಚಿನ್ನ, ಅಥವಾ ಪಲ್ಲಾಡಿಯಮ್) ಅಥವಾ ಇತರ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳಂತಹ ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಥವಾ ಪ್ರವಾಹದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಯಂತಹ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಕೇತವನ್ನು ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆ ಮತ್ತು ಬಾಳಿಕೆ ಅಗತ್ಯ NO ಮಟ್ಟಗಳು ಸುಮಾರು 100-2000 ಪಿಪಿಎಂ (ಪ್ರತಿ ದಶಲಕ್ಷಕ್ಕೆ ಭಾಗಗಳು) ಮತ್ತು 1-10% O2 ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ NO2 20-200 ಪಿಪಿಎಂ ಆಗಿರುತ್ತವೆ. ಈ ಮಟ್ಟಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲು ಸಂವೇದಕವು ಬಹಳ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿರಬೇಕು. ಸಂವೇದಕ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯಲ್ಲಿನ ಪ್ರಮುಖ ಸವಾಲುಗಳೆಂದರೆ ಆಯ್ಕೆ, ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆ, ಸ್ಥಿರತೆ, ಪುನರುತ್ಪಾದನೆ, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸಮಯ, ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವಿಕೆಯ ಮಿತಿ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚ. ಇದಲ್ಲದೆ, ದಹನದ ಕಠಿಣ ವಾತಾವರಣದಿಂದಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅನಿಲ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ಸಂವೇದಕವನ್ನು ತಂಪಾಗಿಸಬಹುದು, ಇದು ಸಂಕೇತವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ ಅಥವಾ ಇದು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಡಿಲಿಮಿನೇಟ್ ಮಾಡಬಹುದು ಮತ್ತು ಮಸಿ ಕಣಗಳು ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಕೆಳಮಟ್ಟಕ್ಕಿಳಿಸಬಹುದು. ಅಂತಹ ಅನಿಲ ಸಂವೇದಕಗಳು ಎದುರಿಸುತ್ತಿರುವ ಪ್ರಮುಖ ಸವಾಲುಗಳಲ್ಲಿ ತೇವಾಂಶವೂ ಒಂದು. ಸಿಗ್ನಲ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಮೇಲೆ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಪರಿಣಾಮವು ಸಂವೇದಕ ಪ್ರಕಾರಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚು ವ್ಯಕ್ತಿನಿಷ್ಠವಾಗಿದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಸಂವೇದಕಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ತೇವಾಂಶದ ಪರಿಣಾಮದಿಂದ ಪ್ರತಿರಕ್ಷಿತವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಏಕೆಂದರೆ ನೀರಿನ ಅಣುಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತವೆ ಆದರೆ ಒಣ ಅನಿಲಕ್ಕೆ ದೀರ್ಘಕಾಲದವರೆಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ನ ದ್ರಾವಕದ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಗುರಿ ಅನಿಲಗಳು ಮತ್ತು ನೀರಿನ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವಿನಿಮಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದಲ್ಲಿನ ಹೋಲಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ ಅನಿಲ ಸಂವೇದಕಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ಅಡ್ಡ ಸಂವೇದನೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸಹ ನೋಡಿ ಸಂವೇದಕಗಳ ಪಟ್ಟಿ ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಎಂಜಿನ್ ಸಂವೇದಕಗಳು ಅನಿಲ ಸಂವೇದಕಗಳು