Среди методов, применяемых для определения концентрации в атмосферном воздухе горючих газов или паров горючих жидкостей, наибольшее распространение в промышленности получил термохимический метод. Сущность его заключается в измерении теплового эффекта (дополнительного повышения температуры) от реакции окисления горючих газов и паров на каталитически активном элементе датчика и дальнейшем преобразовании полученного сигнала. Датчик сигнализатора, используя тепловой эффект каталитического окисления горючих газов и паров, формирует электрический сигнал UС, пропорциональный их концентрации С с различными коэффициентами пропорциональности kп для различных веществ:

U_С = k_пС.

При горении различных газов и паров термохимический датчик выдает сигналы, разные по величине. Одинаковым уровням (в процентах) от нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР) различных газов и паров в воздушных смесях соответствуют неравные выходные сигналы датчика. Термохимический датчик не избирателен. Его сигнал характеризует уровень взрывоопасности, определяемый суммарным содержанием горючих газов и паров в воздушной смеси. В случае контроля совокупности горючих компонентов, в которой содержание отдельных, заранее известных веществ может колебаться от нуля до какой-то концентрации, это приводит к погрешности контроля даже при нормальных условиях. Данный фактор учтен заданием границ диапазона сигнальных концентраций и допуском на их изменение - пределом допускаемой основной абсолютной погрешности срабатывания. Пределы измерения сигнализатора -это наименьшее и наибольшее значение концентрации определяемого компонента, при котором сигнализатор осуществляет измерение с погрешностью, которая не превышает заданную.

Современная промышленность выпускает два типа термохимических газоанализаторов-сигнализаторов: с конвекционно-диффузионной и с принудительной подачей анализируемой среды. Сигнализаторы с конвекционной подачей состоят из блока сигнализации и питания, а также одного или нескольких датчиков в соответствии с количеством каналов. Сигнализаторы с принудительной подачей среды состоят из блока сигнализации и питания, а также одного или нескольких блоков датчика в соответствии с количеством каналов. Блок датчика предназначен для принудительного забора контролируемой среды на анализ. Датчики сигнализатора с конвекционно-диффузионной подачей устанавливаются непосредственно в помещении или на открытых площадках, где необходимо контролировать наличие в воздухе довзрывоопасных концентраций горючих газов и паров. Устройство конвекционно-диффузионного датчика термохимического сигнализатора показано на рис. 2.

Глубину и скорость реакции окисления устанавливают выбором соответствующих температуры и катализатора.

Чувствительный элемент датчика представляет собой шарик диаметром 1мм из у-окиси алюминия, пропитанный платинопалладиевым катализатором. Через каталитически активный элемент проходит платиновая спираль, припаянная к токопроводам. Токопровода запрессованы в основание датчика из изоляционного материала. Это основание вместе с газообменным фильтром образует реакционную камеру, в которой находятся чувствительный и компенсирующий элементы датчика (см. рис. 2). Соединение газообменного фильтра с корпусом датчика неразъемное, выполненное путем склеивания с дополнительным креплением кожуха. Платиновая спираль разогревает каталитически активный элемент до температуры 360 °С. Сигнал о появлении в воздухе довзрывоопасных концентраций горючих газов и паров формируется на каталитически активном элементе за счет дополнительного повышения температуры (до 40 °С) на поверхности элемента вследствие окисления горючих газов и увеличения сопротивления платиновой спирали. Компенсирующий элемент выполнен без пропитки катализатором.

Электрическая измерительная схема газоанализаторов-сигнализаторов представляет собой неуравновешенный мост. Чувствительный и компенсирующий элементы расположены в датчике, остальные сопротивления мостовой схемы выполнены из манганина и расположены во вторичном приборе.

Блоки сигнализации и питания сигнализаторов в соответствии с требованиями ГОСТ 12997-84 изготавливаются в обыкновенном исполнении с маркировкой по степени защиты оболочки IP00 или IP20 и должны быть установлены за пределами взрывоопасных зон. Датчики и блоки датчика выполнены взрывозащищенными с маркировкой взрывозащиты 1EхdIICT4 или 1EхdibIICT6 по ГОСТ 12.2.020-76 и могут эксплуатироваться во взрывоопасных зонах помещений всех классов и наружных установок согласно "Правилам устройства электроустановок" (ПУЭ) и другим документам, регламентирующим применение электрооборудования во взрывоопасных условиях. Блок датчика с принудительной подачей выполнен в виде панели, предназначенной для щитового монтажа. На панели размещены элементы блока в соответствии со схемой пневматической принципиальной (рис. 3). В блоке датчика применяется тот же датчик, что и в сигнализаторах с конвекционной подачей среды. Однако вместо защитного кожуха используется защитный колпак, через штуцеры которого подается контролируемая среда.

Схема пневматическая обеспечивает принудительную подачу на датчик анализируемой среды в режиме анализа, воздуха в режиме контроля нуля, поверочной смеси в режиме поверки сигнализатора.

В качестве побудителя расхода используется эжектор воздушный Н, задающий разряжение в тракте. Эжектор включается в линию сжатого воздуха через фильтр воздушный Ф и редуктор давления воздуха РД.

В режиме анализа через штуцер "Газ" и кран трехходовой КР в положении "Анализ" контролируемая среда поступает на датчик Д и через ротаметр ИП и эжектор Н сбрасывается вместе со сжатым воздухом.

В режиме контроля через штуцер "Вход" и кран трехходовой КР в положении "Контроль" чистый воздух или поверочная смесь точно также подается на датчик и через ротаметр и эжектор на сброс. Автоматические сигнализаторы могут эксплуатироваться в следующих условиях:

· температура окружающей и контролируемой среды от -45 до +50 °С - для датчиков;

· от +1 до +50 °С - для блока датчика и блока сигнализации и питания;

· относительная влажность окружающей и контролируемой среды до 90% при температуре 25 °С.

Сигнализаторы, укомплектованные датчиками с принудительной подачей контролируемой среды (блоки датчика), требуют наличия в месте установки датчика линии сжатого воздуха давлением от 0,25 до 0,60 МПа (от 2,5 до 6 кгс/см2). Объемный расход контролируемой среды через датчик, в соответствии с техническим описанием прибора, устанавливается в пределах 25-48 л/ч.

Потребности современной промышленности привели к разработке новых модификаций универсальных приборов на сумму горючих газов и паров - СВК, СТХ, "ЩИТ", СТМ-10, СТМ-30, ГАЗОТЕСТ-3001/3003.