Đây là một đặc tính vốn có của nhiều loại cảm biến điện hóa sử dụng trong Máy đo khí đa chỉ tiêu và là nguyên nhân khiến kết quả đo đôi khi sai lệch so với nồng độ khí thực tế. Cảm biến khí không chỉ đo mỗi loại khí cần đo mà vẫn có thể bị ảnh hưởng kết quả đo bởi các khí khác xuất hiện trong môi trường.
Độ nhạy chéo là gì?
Độ nhạy chéo là hiện tượng cảm biến được thiết kế để phát hiện một loại khí cụ thể nhưng vẫn phản ứng với các loại khí khác có tính chất hóa học tương tự.
Ví dụ, cảm biến H₂S có thể tạo tín hiệu khi tiếp xúc với SO₂, trong khi cảm biến CO có thể bị ảnh hưởng bởi khí Hydro (H₂). Khi đó, thiết bị sẽ ghi nhận tín hiệu từ cả khí mục tiêu lẫn khí gây nhiễu và chuyển đổi thành giá trị nồng độ hiển thị trên màn hình.
Kết quả là người vận hành có thể nhìn thấy giá trị đo cao hơn hoặc thấp hơn thực tế dù cảm biến vẫn hoạt động bình thường.
Vì sao hiện tượng này xảy ra?
Phần lớn máy đo khí cầm tay hiện nay sử dụng cảm biến điện hóa để phát hiện các khí độc như CO, H₂S, SO₂, NH₃ hoặc NO₂. Bên trong cảm biến, khí đi qua màng lọc và tham gia phản ứng điện hóa tại điện cực, tạo ra dòng điện tỷ lệ với nồng độ khí.
Nhiều loại khí khác nhau có khả năng tạo ra phản ứng tương tự trên bề mặt điện cực. Cảm biến nhận biết được tín hiệu điện sinh ra nhưng không phải lúc nào cũng xác định chính xác tín hiệu đó đến từ loại khí nào.
Mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào thiết kế cảm biến, công nghệ chế tạo và thành phần khí có mặt trong môi trường đo.
Độ nhạy chéo ảnh hưởng đến kết quả đo như thế nào?
Ảnh hưởng phổ biến nhất là làm tăng giá trị hiển thị. Chẳng hạn, trong khu vực có phát sinh khí Hydro, cảm biến CO có thể phản ứng với cả CO và H₂. Máy đo đa khí khi đó sẽ báo nồng độ CO cao hơn mức thực tế, khiến người sử dụng hiểu nhầm rằng đang có nguy cơ ngộ độc khí CO.
Ngược lại, một số trường hợp độ nhạy chéo làm giảm tín hiệu của cảm biến. Khi đó thiết bị hiển thị nồng độ thấp hơn thực tế, tạo cảm giác an toàn giả tạo và làm tăng rủi ro cho người làm việc trong môi trường độc hại.
Độ nhạy chéo cũng là nguyên nhân gây ra nhiều trường hợp báo động giả. Máy đo phát tín hiệu cảnh báo dù khí mục tiêu không tồn tại hoặc xuất hiện ở mức rất thấp. Điều này thường xảy ra trong các nhà máy hóa chất, hệ thống xử lý nước thải hoặc khu vực có nhiều loại khí tồn tại đồng thời.
Đối với các doanh nghiệp sử dụng hệ thống giám sát khí liên tục, độ nhạy chéo còn có thể ảnh hưởng đến dữ liệu lưu trữ dài hạn, từ đó làm giảm độ tin cậy của các báo cáo môi trường và an toàn lao động.
Những cảm biến khí thường chịu ảnh hưởng của độ nhạy chéo
Không phải cảm biến nào cũng bị ảnh hưởng ở mức giống nhau. H₂S và CO loại cảm biến chịu ảnh hưởng nhiều nhất.
Cảm biến H₂S có thể phản ứng với một số khí chứa lưu huỳnh như SO₂. Trong khi đó, cảm biến CO thường bị ảnh hưởng bởi Hydro, đặc biệt tại các khu vực có hệ thống sạc ắc quy hoặc sản xuất Hydro công nghiệp.
Các cảm biến SO₂, NO₂ hay Cl₂ cũng có thể chịu tác động từ những khí có tính oxy hóa hoặc khử tương tự. Vì vậy, khi lựa chọn máy đo khí cho môi trường đặc thù, người dùng cần xem xét kỹ các thông số về độ nhạy chéo thay vì chỉ quan tâm đến dải đo hoặc độ phân giải.
Làm thế nào để kiểm tra Độ nhạy chéo?
Hầu hết các nhà sản xuất uy tín đều công bố bảng Độ nhạy chéo trong tài liệu kỹ thuật của cảm biến. Bảng này cho biết một loại khí gây nhiễu có thể tạo ra tín hiệu tương đương bao nhiêu ppm của khí mục tiêu.
Thông qua các thông số đó, người dùng có thể dự đoán mức độ sai lệch khi thiết bị hoạt động trong môi trường có nhiều loại khí cùng tồn tại.
Đây là thông tin đặc biệt quan trọng đối với các kỹ sư giám sát an toàn, đơn vị quan trắc môi trường và những ngành công nghiệp có nguy cơ phát sinh hỗn hợp khí độc.
Cách giảm ảnh hưởng của Độ nhạy chéo
Giải pháp hiệu quả nhất là lựa chọn đúng loại cảm biến cho từng ứng dụng cụ thể. Trước khi đầu tư thiết bị đo khí đa năng, cần xác định môi trường làm việc có khả năng xuất hiện những loại khí nào để tránh sử dụng cảm biến dễ bị nhiễu.
Ngoài ra, các dòng máy đo khí chất lượng cao thường được trang bị bộ lọc hóa học, thuật toán xử lý tín hiệu hoặc công nghệ cảm biến cải tiến giúp giảm đáng kể tác động của độ nhạy chéo.
Việc hiệu chuẩn định kỳ cũng rất cần thiết. Dù không loại bỏ hoàn toàn hiện tượng này, hiệu chuẩn giúp cảm biến duy trì đặc tính hoạt động ổn định và phát hiện sớm các sai lệch bất thường.
Trong trường hợp kết quả đo không phù hợp với điều kiện thực tế, người vận hành nên xem xét khả năng xuất hiện khí gây nhiễu thay vì chỉ tập trung vào khí mục tiêu.
Hiểu rõ độ nhạy chéo, đọc đúng bảng thông số kỹ thuật và lựa chọn cảm biến phù hợp sẽ giúp người dùng đánh giá chính xác dữ liệu đo, hạn chế báo động giả và nâng cao hiệu quả giám sát khí độc trong môi trường làm việc.
