PIDセンサー（光イオン化検出器） - 高感度VOCモニタリング完全ガイド
PID センサーとは何ですか?
A PID（光イオン化検出器）センサー 検出 揮発性有機化合物 (VOC) およびその他のイオン化しやすいガス ppb～ppm レベル。 紫外線（UV）光子 分子をイオン化する イオン化ポテンシャル（IP） ランプエネルギー以下（一般的に 10.6 eVで、これも 10.0 eV および 11.7 eV）。生成されるイオン電流は濃度に比例するため、 非常に速い応答 および 広範囲のVOCをカバー.
検出可能な典型的なファミリー: 芳香族化合物（ベンゼン、トルエン、キシレン）、ケトン（アセトン、MEK）、アルコール（エタノール、イソプロパノール）、エステル（酢酸エチル）、多くの脂肪族化合物／オレフィン、塩素系溶剤、コーティング／印刷／接着剤に使用されるプロセス溶剤。 メタン （高IP）は 標準の 10.6 eV PID によって検出されます。
PIDの仕組み — 光子から10億分の1まで
- UV放射: 密閉ランプ (10.0/10.6/11.7 eV) がサンプルチャンバーを照らします。
- イオン化： IP < ランプエネルギーの VOC 分子は電子を放出し、正イオン-電子対を形成します。
- 料金徴収: 電界は電極に電荷を流します。 フェムトアンペア～ナノアンペアのイオン電流 測定されます。
- 信号変換: 電流は次のように変換されます 濃度 基準ガスに対する校正を用いる場合、通常は イソブチレン.
- 応答係数（RF）： イソブチレン以外の対象化合物の場合、RF を適用して測定値を実際の濃度に変換します。
ウィンセンPIDセンサー
ランプエネルギーと選択性
| ランプエネルギー | カバレッジと選択性 | 優位性 | |
|---|---|---|---|
| 10.0 eV | より狭いスペクトル；干渉をある程度回避 | 複雑なマトリックスにおけるよりクリーンな選択性 | IPが10.6 eV付近の化合物を見逃す |
| 10.6 eV（標準） | バランスのとれた幅広いVOCカバー | 理想的な汎用的な選択肢 | 広くサポートされているRFライブラリ |
| 11.7 eV | 軽質脂肪族を含む最も広い範囲をカバー | 最高感度フットプリント | ランプ寿命が短くなり、湿度の影響が大きくなる |
選択のヒント: で始まる 10.6 eV ほとんどの産業衛生およびエリア監視タスクに適しています。 11.7 eV 高IP化合物を検出する必要がある場合は、 10.0 eV より厳しい選択性とより少ない干渉が必要な場合。
ポイント
- 超低検出限界： 至るまで ppb 適切な電子機器と平均化機能を備えています。
- 即時フィードバック: T90を数秒で (拡散) またはポンプ サンプリングによる高速化。リーク チェックやイベント キャプチャに最適です。
- 広範囲のVOCをカバー: 1 つのセンサーで、化学的性質を変えずに多数の溶媒をフラグ付けできます。
- ポータブルまたは固定: ハンドヘルド機器用のコンパクトなモジュール、固定設置用の頑丈なトランスミッター。
- 実用的な分析: 素晴らしい 上昇率アラーム、プロセスの傾向、コンプライアンスのドキュメント化など。
標準性能（参考値）
実際の仕様は、選択した Winsen モデルと構成によって異なります。
- 測定範囲： 0～2,000 ppm（イソブチレン換算）、拡張範囲も利用可能
- 解像度/LOD: 1〜5 ppb （クリーンな条件、短い平均化）
- 応答時間（T90）： 1〜3秒 （ポンプ）、 <5秒 （拡散、用途に依存）
- 非直線性(標準)：XNUMX％FS以下 校正範囲全体での読み取り値の±5～10%
- ドリフト： 温度/湿度補正とランプメンテナンスによる低ゼロ/スパンドリフト
- 操作条件： −10～+50 °C、0～95 %RH（結露なし）
- インターフェース： アナログ電圧/電流、 UART/I²C モジュールの場合、 RS-485/Modbus or 缶 送信機用
- パワー： 数百mW（拡散）からマイクロポンプによるサブWレベルまで
PIDとその他のVOCセンシング技術の比較
| 属性 | PID | MOS（半導体) | NDIR/PAS（赤外線/光音響） | FID（炎イオン化） |
|---|---|---|---|---|
| 感度 | ppb～ppm （素晴らしい） | ppmクラス（IAQに適しています） | ppb～ppm（化合物固有） | ppb～ppm（優秀） |
| 選択性 | 広い（イオン化ポテンシャルによる） | 広範（還元ガス、あまり具体的ではない） | ハイ IRラインを持つ対象種の場合 | 広域（総炭化水素） |
| 世界の動き | SECONDS | 数十秒 | 秒～分 | SECONDS |
| メンテナンス | ランプの清掃/交換 | 最小限の | 光学機器のメンテナンス | 燃料ガス供給と安全 |
| サイズ/パワー | 持ち運びに便利 | 非常に小型/低消費電力 | 穏健派 | より大きく、より強力な |
| ベストセラー | EHS、漏れ/イベント検出 | IAQ/消費者向けデバイス | 固定サイトにおける特定のVOC | ラボ/プロセスTHCモニタリング |
アプリケーションシナリオ
1) 産業衛生とEHS
- 使用例： 漏れ調査、火気使用作業許可、閉鎖空間への事前立入、溶剤取り扱い、タンクファーム。
- セットアップ： ポンプPID クイックコネクトキャリブレーションキャップ、デュアルアラームしきい値、データロギング付き。
- 注意： 確立する サイト固有のRF 一般的な溶剤の場合;必要 バンプテスト シフトの前に。
2) 製造およびプロセス管理
- 使用例： コーティング/印刷/接着剤ライン、溶剤回収、硬化オーブン、医薬品および電子機器製造。
- セットアップ： 固定PIDトランスミッター サンプリングマニホールド、自動パージ、液体/微粒子トラップ付き。 PLC/SCADA Modbus/CAN 経由。
- 注意： 検討 加熱サンプルライン 露点付近; 使用 疎水性/PTFE フィルタ
3) 研究室とクリーンルーム
- 使用例： 溶媒保管室、ドラフトチャンバー周囲、クロマトグラフィー排気口。
- セットアップ： 周囲温度用の拡散PIDまたはターゲットポイント用の低流量ポンプ。 CO₂、PM、RH/T.
- 注意： 追加 オゾン洗浄 ベースラインを安定させるために屋外に設置します。
4) 建物および施設のイベント監視
- 使用例： 臭気に関する苦情、メンテナンス/清掃イベント、流出の検出。
- セットアップ： イベントキャプチャ用のポータブル PID と、バックグラウンド傾向用の固定 IAQ センサー (MOS TVOC など)。
- 注意： 上昇率 および 保留 迷惑なアラームを回避するロジック。
機械と電気の統合
サンプリングの選択肢
- 拡散： 消費電力が最も低く、統合が最も簡単なため、エリア モニターに最適です。
- 興奮: 制御された流れとより高速なダイナミクス。ダクト、フード、長いサンプリング パスに推奨されます。
設計実践
- 入口保護: 疎水性および粒子フィルター。 凝縮水トラップ 湿気や油分の多いストリーム用。
- ランプウィンドウのケア： 露点以上を保つ; オプションで穏やか 窓用ヒーター.
- 材料： PTFE/PFA 吸着とメモリ効果を最小限に抑えるチューブ。
- EMCと接地: 保護された低リーク入力、アナログ接地衛生、ポンプ モーターの過渡抑制。
- ファームウェアフック: ゼロ/スパンルーチン、 温度/湿度補正, 自動範囲 （ppb/ppm） 健康フラグ (ランプ、汚染、ポンプの状態)。
校正、RF、品質管理
- スパンガス: イソブチレン (業界標準); スパン ppm、フロー、露出時間を文書化します。
- ゼロイン: 認定ゼロエアまたはスクラブエア（炭 + 湿気コントロール）。
- 応答要因: 編集可能なRFテーブル（デバイスまたはクラウド）を管理します。レポートまたはリアルタイムでRFを適用します。
- 間隔： バンプテスト 週次～月次（リスクベース）。 完全なキャリブレーション あらゆる 3〜6月; VOC 値が高い場合や湿度が高い場合には、発生頻度が高くなります。
- 記録とトレーサビリティ: シリアル番号、日付、スパン値、RF バージョン、環境条件を保存します (ISO 9001/14001、OSHA/EU コンプライアンス サポート)。
データ処理とアラーム戦略
- フィルタリング： 1～5 秒の移動平均。ちらつきを減らすためのオプションの指数平滑化。
- イベント検出: しきい値+ 上昇率; 安全のため、手動リセットによるラッチングが可能です。
- ヒステリシスとドウェル: リレーのチャタリングを防止し、排気ファンのオン時間を最小にします。
- トレンド： アラームの場合は 1 秒のストリーム、履歴分析の場合は 10 ～ 60 秒のログ記録。
- 診断： モニター ベースラインノイズ, 回復時間 暴露後、そして ランプ時間 予測保守指標として。
環境および交差感受性に関する考慮事項
- 湿度： RH が高いと信号が消えたり、過渡現象が発生したりする可能性があります。RH 補正と結露しない設計を使用してください。
- 高沸点蒸気およびエアロゾル: ランプウィンドウが汚れる場合があります。承認された溶剤と糸くずの出ない綿棒を使用して、定期的に清掃してください。
- オゾン/紫外線反応性物質: 屋外では、上流のオゾン除去により測定値を安定させることができます。
- 検出されないもの: メタン、エタン、および一部の無機物は標準の 10.6 eV PID では検出できません。必要に応じて適切なセンサーと組み合わせてください。
よくある質問（FAQ）
Q1. PID はなぜイソブチレンで校正されるのですか?
これは、安定性があり、広く入手可能な標準ガスであり、その挙動はよく分かっている。他の化合物は、 応答係数（RF）.
Q2. PIDはメタンや一酸化炭素を検出できますか？
いいえ。イオン化ポテンシャルは10.6eVランプのエネルギーを超えています。専用の LEL or CO それらのガスに対するセンサー。
Q3. ランプはどのくらいの頻度で掃除または交換する必要がありますか?
使用頻度が高い場合は毎月点検してください。ベースラインノイズが上昇したり感度が低下したりした場合は、ウィンドウを清掃してください。ランプの寿命が来た場合、または清掃しても性能が回復しなくなった場合は、交換してください。
Q4. 湿度は測定値にどのような影響を与えますか？
水蒸気はイオン化を抑制し、紫外線を減衰させる可能性があります。湿度補正、疎水性バリアを使用し、結露を避けてください。
Q5. 長いサンプリングチューブを通すことはできますか?
はい。 ポンプ でセットアップ PTFE/PFA チューブの曲げを最小限に抑え、 凝縮水トラップ 入口の近く。
Q6. PID は爆発性ガス (LEL) 保護に適していますか?
PIDは微量VOCを測定するもので、爆発防止のための可燃性ガス濃度を測定するものではありません。 LELセンサー 安全インターロック用。
Q7. どのくらいのランプエネルギーを選べばいいですか？
10.6 eV ほとんどのアプリケーションに適しています。 11.7 eV カバレッジ範囲は広がりますが、より多くのメンテナンスが必要になります。 10.0 eV 複雑な背景における選択性が向上します。
Q8. イソブチレン当量を溶媒に換算するにはどうすればよいですか？
を掛ける RF 溶媒の濃度。例：10 ppm 等量 × RF(トルエン) = ppm トルエン。
