In Gaswarngeräten werden heute zwei sehr gängige Sensortypen verwendet:
KATALYTISCHER DIFFUSIONSSENSOR
Katalytische Diffusionssensoren sind die am häufigsten verwendeten Geräte für die Erkennung entflammbarer Gase und Dämpfe. Diese Sensoren beginnen mit in Magnetspulen gewickelten Drähten. Diese Magnetspulen werden dann mit zwei Arten von Katalysatoren dotiert: einem der die Reaktion auf brennbare Gase ermöglicht und einem der dies verhindert. Die beiden Magnetspulen werden dann in Referenz- und Messelementpaaren abgeglichen. Dies bildet einen Sensor zur Erkennung entflammbarer Gase.
Dieser Sensor wird dann elektrisch angeschlossen, wo eine festgelegte Spannung auf beide Elemente angelegt wird, so dass diese auf sehr hohe Temperaturen gebracht werden. Der Sensor ist ebenfalls an einen abgestimmten Widerstand (Wheatstonebrücke) angeschlossen, der Änderungen im Widerstand der Sensorelemente erkennt. Wenn ein entflammbares Gas in Kontakt mit dem Sensor kommt, beginnt das aktive Element mit der Verbrennung des Gases, wodurch die Temperatur ansteigt. Die Temperatur des Referenzelements bleibt unverändert, da es das Gas nicht verbrennen kann. Die erhöhte Temperatur des aktiven Elements führt zu einem Ungleichgewicht im Kreislauf und dies wird als ein positives Signal für Entflammbarkeit gewertet.
Da die Verbrennung innerhalb der Sensorkammer stattfindet, muss der Sensor so konstruiert sein, dass er eigensicher ist und nicht als Zündquelle fungiert, wenn er einer feuergefährlichen Umgebung ausgesetzt wird. Dies wird durch die Verwendung eines Flammschutzgitters erreicht. Dieses Gitter, das üblicherweise aus einem gesinterten Material hergestellt wird, dient als Kühlweg für die aus dem Sensor entweichenden Gase. Es können nur solche Geräte als eigensicher bezeichnet werden, die durch neutrale Genehmigungsbehörden (UL, CSA, MSHA, FM oder CENELEC) geprüft und zugelassen wurden.
ELEKTROCHEMISCHE SENSOREN
Die Grundkomponenten eines elektrochemischen Sensors sind eine Arbeitselektrode, eine Gegenelektrode und üblicherweise auch eine Referenzelektrode. Diese Elektroden werden vom Sensorgehäuse umschlossen und stehen in Kontakt mit einem flüssigen Elektrolyt. Die Arbeitselektrode sitzt auf der Innenseite einer Teflonmembran, die zwar Gas, jedoch keinen Elektrolyt durchlässt.
Das Gas breitet sich im Sensor aus und fließt durch die Membran zur Arbeitselektrode. Wenn das Gas die Arbeitselektrode erreicht, führt dies zu einer elektrochemischen Reaktion; abhängig von der Art des Gases entweder zu einer Oxidation oder einer Reduktion. Beispielsweise kann Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidieren, oder Sauerstoff kann zu Wasser reduziert werden. Eine Oxidationsreaktion führt zu einem Elektronenfluss von der Tastelektrode zur Gegenelektrode durch den externen Kreislauf, und umgekehrt führt eine Reduktionsreaktion zu einem Elektronenfluss von der Gegenelektrode zur Tastelektrode. Der Elektronenfluss erzeugt elektrischen Strom, der proportional zur Gaskonzentration ist. Die Elektronik im Gerät erkennt und verstärkt den Strom und misst die Ausgangsgröße gemäß der Kalibrierung. Das Instrument zeigt dann die Gaskonzentration beispielsweise in Teilen pro Million (PPM) für Giftgassensoren und Volumenprozent für Sauerstoffsensoren an.
