औद्योगिक सुरक्षा से लेकर स्वास्थ्य प्रबंधन तक, विभिन्न क्षेत्रों में इसके अनुप्रयोग।

इंटरनेट ऑफ थिंग्स और कृत्रिम बुद्धिमत्ता जैसी प्रौद्योगिकियों के तीव्र विकास के साथ, गैस सेंसर, जिसे "विद्युत की पांच इंद्रियों" के रूप में जाना जाता है, अभूतपूर्व विकास के अवसरों का अनुभव कर रहा है। औद्योगिक विषैली और हानिकारक गैसों की प्रारंभिक निगरानी से लेकर आज चिकित्सा निदान, स्मार्ट होम, पर्यावरण निगरानी और अन्य क्षेत्रों में इसके व्यापक अनुप्रयोग तक, गैस सेंसर प्रौद्योगिकी एकल कार्य से बुद्धिमत्ता, लघुकरण और बहुआयामीता की ओर गहन परिवर्तन से गुजर रही है। यह लेख गैस सेंसर की तकनीकी विशेषताओं, नवीनतम अनुसंधान प्रगति और वैश्विक अनुप्रयोग स्थिति का व्यापक विश्लेषण करेगा, जिसमें चीन और संयुक्त राज्य अमेरिका जैसे देशों में गैस निगरानी के क्षेत्र में विकास के रुझानों पर विशेष ध्यान दिया जाएगा।

गैस सेंसरों की तकनीकी विशेषताएं और विकास के रुझान

किसी विशिष्ट गैस के आयतन अंश को उससे संबंधित विद्युत संकेत में परिवर्तित करने वाले कनवर्टर के रूप में, गैस सेंसर आधुनिक संवेदन प्रौद्योगिकी में एक अनिवार्य और महत्वपूर्ण घटक बन गया है। इस प्रकार के उपकरण में गैस के नमूनों को डिटेक्शन हेड के माध्यम से संसाधित किया जाता है, जिसमें आमतौर पर अशुद्धियों और हस्तक्षेप करने वाली गैसों को छानना, सुखाना या प्रशीतन उपचार करना और अंततः गैस सांद्रता की जानकारी को मापने योग्य विद्युत संकेतों में परिवर्तित करना जैसे चरण शामिल होते हैं। वर्तमान में, बाजार में विभिन्न प्रकार के गैस सेंसर उपलब्ध हैं, जिनमें अर्धचालक प्रकार, विद्युत रासायनिक प्रकार, उत्प्रेरक दहन प्रकार, अवरक्त गैस सेंसर और फोटोआयनीकरण (पीआईडी) गैस सेंसर आदि शामिल हैं। इनमें से प्रत्येक की अपनी विशेषताएं हैं और इनका व्यापक रूप से नागरिक, औद्योगिक और पर्यावरणीय परीक्षण क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।

स्थिरता और संवेदनशीलता गैस सेंसरों के प्रदर्शन के मूल्यांकन के लिए दो प्रमुख संकेतक हैं। स्थिरता से तात्पर्य सेंसर की संपूर्ण कार्य अवधि के दौरान उसकी मूल प्रतिक्रिया की निरंतरता से है, जो शून्य विचलन और अंतराल विचलन पर निर्भर करती है। आदर्श रूप से, निरंतर कार्य परिस्थितियों में उच्च-गुणवत्ता वाले सेंसरों के लिए, वार्षिक शून्य विचलन 10% से कम होना चाहिए। संवेदनशीलता सेंसर के आउटपुट में परिवर्तन और मापे गए इनपुट में परिवर्तन के अनुपात को संदर्भित करती है। विभिन्न प्रकार के सेंसरों की संवेदनशीलता में काफी भिन्नता होती है, जो मुख्य रूप से उनके द्वारा अपनाए गए तकनीकी सिद्धांतों और सामग्री चयन पर निर्भर करती है। इसके अलावा, चयनात्मकता (अर्थात, क्रॉस-संवेदनशीलता) और संक्षारण प्रतिरोध भी गैस सेंसरों के प्रदर्शन के मूल्यांकन के लिए महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं। चयनात्मकता मिश्रित गैस वातावरण में सेंसर की पहचान क्षमता निर्धारित करती है, जबकि संक्षारण प्रतिरोध उच्च सांद्रता वाली लक्षित गैसों में सेंसर की सहनशीलता से संबंधित है।

गैस सेंसर प्रौद्योगिकी के वर्तमान विकास में कई स्पष्ट रुझान दिखाई देते हैं। सर्वप्रथम, नए पदार्थों और प्रक्रियाओं के अनुसंधान एवं विकास में निरंतर प्रगति हुई है। ZnO, SiO₂, Fe₂O₃ आदि जैसे पारंपरिक धातु ऑक्साइड अर्धचालक पदार्थ परिपक्व हो चुके हैं। शोधकर्ता रासायनिक संशोधन विधियों के माध्यम से मौजूदा गैस-संवेदनशील पदार्थों में डोपिंग, संशोधन और सतह संशोधन कर रहे हैं, और साथ ही सेंसर की स्थिरता और चयनात्मकता को बढ़ाने के लिए फिल्म निर्माण प्रक्रिया में सुधार कर रहे हैं। इसके साथ ही, मिश्रित और संकर अर्धचालक गैस-संवेदनशील पदार्थों तथा बहुलक गैस-संवेदनशील पदार्थों जैसे नए पदार्थों का विकास भी सक्रिय रूप से आगे बढ़ रहा है। ये पदार्थ विभिन्न गैसों के प्रति उच्च संवेदनशीलता, चयनात्मकता और स्थिरता प्रदर्शित करते हैं।

सेंसरों की बुद्धिमत्ता एक अन्य महत्वपूर्ण विकास दिशा है। नैनो तकनीक और थिन-फिल्म तकनीक जैसी नई सामग्री प्रौद्योगिकियों के सफल अनुप्रयोग के साथ, गैस सेंसर अधिक एकीकृत और बुद्धिमान होते जा रहे हैं। सूक्ष्म-यांत्रिक और सूक्ष्म-इलेक्ट्रॉनिक्स तकनीक, कंप्यूटर तकनीक, सिग्नल प्रोसेसिंग तकनीक, सेंसर तकनीक और दोष निदान तकनीक जैसी बहु-विषयक एकीकृत तकनीकों का पूर्ण उपयोग करके, शोधकर्ता एक साथ कई गैसों की निगरानी करने में सक्षम पूर्णतः स्वचालित डिजिटल बुद्धिमान गैस सेंसर विकसित कर रहे हैं। चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय में अग्नि विज्ञान की राज्य प्रमुख प्रयोगशाला के एसोसिएट प्रोफेसर यी जियानक्सिन के शोध समूह द्वारा हाल ही में विकसित रासायनिक प्रतिरोध-क्षमता प्रकार का बहुचर सेंसर इस प्रवृत्ति का एक विशिष्ट प्रतिनिधि है। यह सेंसर एक ही उपकरण द्वारा कई गैसों और अग्नि विशेषताओं का त्रि-आयामी पता लगाने और सटीक पहचान करने में सक्षम है।

सरणीकरण और एल्गोरिदम अनुकूलन पर भी लगातार ध्यान दिया जा रहा है। एकल गैस सेंसर की व्यापक प्रतिक्रिया समस्या के कारण, एक साथ कई गैसों की उपस्थिति में हस्तक्षेप की संभावना रहती है। कई गैस सेंसरों का उपयोग करके एक सरणी बनाना पहचान क्षमता को बेहतर बनाने का एक प्रभावी समाधान बन गया है। पता लगाई गई गैस के आयामों को बढ़ाकर, सेंसर सरणी अधिक संकेत प्राप्त कर सकती है, जिससे अधिक मापदंडों का मूल्यांकन करने और निर्णय एवं पहचान क्षमता में सुधार करने में मदद मिलती है। हालांकि, सरणी में सेंसरों की संख्या बढ़ने के साथ, डेटा प्रसंस्करण की जटिलता भी बढ़ जाती है। इसलिए, सेंसर सरणी का अनुकूलन विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। सरणी अनुकूलन में, सहसंबंध गुणांक और क्लस्टर विश्लेषण जैसी विधियों को व्यापक रूप से अपनाया जाता है, जबकि प्रधान घटक विश्लेषण (पीसीए) और कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क (एएनएन) जैसे गैस पहचान एल्गोरिदम ने सेंसरों की पैटर्न पहचान क्षमता को काफी हद तक बढ़ाया है।

तालिका: मुख्य प्रकार के गैस सेंसरों के प्रदर्शन की तुलना

सेंसर का प्रकार, कार्य सिद्धांत, फायदे और नुकसान, सामान्य जीवनकाल

सेमीकंडक्टर-प्रकार की गैस अधिशोषण विधि में सेमीकंडक्टरों के प्रतिरोध को बदलने की लागत कम होती है, प्रतिक्रिया तीव्र होती है, चयनात्मकता कम होती है, और यह 2-3 वर्षों तक तापमान और आर्द्रता से काफी प्रभावित होती है।

विद्युत रासायनिक गैस, धारा उत्पन्न करने के लिए रेडॉक्स अभिक्रियाओं से गुजरती है, जिसमें अच्छी चयनात्मकता और उच्च संवेदनशीलता होती है। हालांकि, इलेक्ट्रोलाइट में सीमित घिसावट होती है और इसका जीवनकाल 1-2 वर्ष (तरल इलेक्ट्रोलाइट के लिए) होता है।

उत्प्रेरक दहन प्रकार से ज्वलनशील गैसों के दहन के कारण तापमान में परिवर्तन होता है। यह विशेष रूप से ज्वलनशील गैसों का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है और लगभग तीन वर्षों तक केवल ज्वलनशील गैसों पर ही लागू होता है।

अवरक्त गैसें विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के अवरक्त प्रकाश को अवशोषित करने में उच्च सटीकता रखती हैं, विषाक्तता का कारण नहीं बनती हैं, लेकिन इनकी लागत अधिक होती है और इनकी मात्रा अपेक्षाकृत अधिक होती है, जिनका उपयोग 5 से 10 वर्षों तक किया जा सकता है।

फोटोआयनीकरण (पीआईडी) गैस अणुओं में वीओसी (वाष्पशील कार्बनिक यौगिक) का पता लगाने के लिए पराबैंगनी फोटोआयनीकरण तकनीक है, जिसकी संवेदनशीलता उच्च होती है और यह 3 से 5 वर्षों तक यौगिकों के प्रकारों में अंतर नहीं कर सकती है।

यह उल्लेखनीय है कि गैस सेंसर प्रौद्योगिकी में काफी प्रगति होने के बावजूद, इसे अभी भी कुछ सामान्य चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। सेंसरों का जीवनकाल कुछ क्षेत्रों में उनके अनुप्रयोग को सीमित करता है। उदाहरण के लिए, अर्धचालक सेंसरों का जीवनकाल लगभग 2 से 3 वर्ष होता है, जबकि इलेक्ट्रोलाइट की हानि के कारण विद्युत रासायनिक गैस सेंसरों का जीवनकाल लगभग 1 से 2 वर्ष होता है, वहीं ठोस-अवस्था इलेक्ट्रोलाइट विद्युत रासायनिक सेंसरों का जीवनकाल 5 वर्ष तक पहुंच सकता है। इसके अलावा, ड्रिफ्ट संबंधी समस्याएं (समय के साथ सेंसर प्रतिक्रिया में परिवर्तन) और संगति संबंधी समस्याएं (एक ही बैच के सेंसरों के प्रदर्शन में अंतर) भी गैस सेंसरों के व्यापक अनुप्रयोग को सीमित करने वाले महत्वपूर्ण कारक हैं। इन समस्याओं के समाधान के लिए, शोधकर्ता एक ओर गैस-संवेदनशील सामग्रियों और विनिर्माण प्रक्रियाओं में सुधार के लिए प्रतिबद्ध हैं, और दूसरी ओर, उन्नत डेटा प्रोसेसिंग एल्गोरिदम विकसित करके मापन परिणामों पर सेंसर ड्रिफ्ट के प्रभाव को कम करने या समाप्त करने का प्रयास कर रहे हैं।

गैस सेंसरों के विविध अनुप्रयोग परिदृश्य

गैस सेंसर तकनीक सामाजिक जीवन के हर पहलू में समाहित हो चुकी है। इसके अनुप्रयोग के क्षेत्र पारंपरिक औद्योगिक सुरक्षा निगरानी के दायरे से कहीं आगे बढ़ चुके हैं और चिकित्सा स्वास्थ्य, पर्यावरण निगरानी, ​​स्मार्ट होम और खाद्य सुरक्षा जैसे अनेक क्षेत्रों में तेजी से विस्तार कर रहे हैं। अनुप्रयोगों की यह विविधतापूर्ण प्रवृत्ति न केवल तकनीकी प्रगति से उत्पन्न संभावनाओं को दर्शाती है, बल्कि गैस का पता लगाने की बढ़ती सामाजिक मांग को भी प्रतिबिंबित करती है।

औद्योगिक सुरक्षा और खतरनाक गैसों की निगरानी

औद्योगिक सुरक्षा के क्षेत्र में, गैस सेंसरों की भूमिका अपरिहार्य है, विशेष रूप से रासायनिक अभियांत्रिकी, पेट्रोलियम और खनन जैसे उच्च जोखिम वाले उद्योगों में। चीन की "खतरनाक रसायनों के सुरक्षित उत्पादन के लिए 14वीं पंचवर्षीय योजना" में रासायनिक औद्योगिक पार्कों को विषाक्त और हानिकारक गैसों के लिए एक व्यापक निगरानी और प्रारंभिक चेतावनी प्रणाली स्थापित करने और बुद्धिमान जोखिम नियंत्रण प्लेटफार्मों के निर्माण को बढ़ावा देने का स्पष्ट रूप से प्रावधान है। "औद्योगिक इंटरनेट प्लस कार्य सुरक्षा कार्य योजना" भी पार्कों को गैस रिसाव जैसे जोखिमों की वास्तविक समय की निगरानी और समन्वित प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए इंटरनेट ऑफ थिंग्स सेंसर और एआई विश्लेषण प्लेटफार्मों को तैनात करने के लिए प्रोत्साहित करती है। इन नीतिगत दिशा-निर्देशों ने औद्योगिक सुरक्षा के क्षेत्र में गैस सेंसरों के अनुप्रयोग को काफी बढ़ावा दिया है।

आधुनिक औद्योगिक गैस निगरानी प्रणालियों ने कई तकनीकी मार्ग विकसित किए हैं। गैस क्लाउड इमेजिंग तकनीक छवि में पिक्सेल ग्रे स्तरों में परिवर्तन के रूप में गैस द्रव्यमान को दृश्य रूप से प्रस्तुत करके गैस रिसाव को दर्शाती है। इसकी पता लगाने की क्षमता रिसावित गैस की सांद्रता और मात्रा, पृष्ठभूमि तापमान अंतर और निगरानी दूरी जैसे कारकों से संबंधित है। फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक अकार्बनिक, कार्बनिक, विषैली और हानिकारक गैसों सहित 500 से अधिक प्रकार की गैसों की गुणात्मक और अर्ध-मात्रात्मक निगरानी कर सकती है और एक साथ 30 प्रकार की गैसों को स्कैन कर सकती है। यह रासायनिक औद्योगिक पार्कों में जटिल गैस निगरानी आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त है। ये उन्नत प्रौद्योगिकियां, पारंपरिक गैस सेंसरों के साथ मिलकर, एक बहु-स्तरीय औद्योगिक गैस सुरक्षा निगरानी नेटवर्क बनाती हैं।

विशिष्ट कार्यान्वयन स्तर पर, औद्योगिक गैस निगरानी प्रणालियों को राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय मानकों की एक श्रृंखला का अनुपालन करना आवश्यक है। चीन का "पेट्रोकेमिकल उद्योग में ज्वलनशील और विषैली गैसों का पता लगाने और अलार्म के लिए डिज़ाइन मानक" GB 50493-2019 और "खतरनाक रसायनों के प्रमुख जोखिम स्रोतों की सुरक्षा निगरानी के लिए सामान्य तकनीकी विनिर्देश" AQ 3035-2010 औद्योगिक गैस निगरानी के लिए तकनीकी विनिर्देश प्रदान करते हैं। अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर, OSHA (संयुक्त राज्य अमेरिका का व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य प्रशासन) ने गैस पहचान मानकों की एक श्रृंखला विकसित की है, जिसमें सीमित स्थान संचालन से पहले गैस का पता लगाना और यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि हवा में हानिकारक गैसों की सांद्रता सुरक्षित स्तर से नीचे हो। NFPA (संयुक्त राज्य अमेरिका का राष्ट्रीय अग्नि सुरक्षा संघ) के मानक, जैसे NFPA 72 और NFPA 54, ज्वलनशील गैसों और विषैली गैसों का पता लगाने के लिए विशिष्ट आवश्यकताएं निर्धारित करते हैं।

चिकित्सा स्वास्थ्य और रोग निदान

चिकित्सा एवं स्वास्थ्य क्षेत्र गैस सेंसरों के लिए सबसे आशाजनक अनुप्रयोग बाजारों में से एक बनता जा रहा है। मानव शरीर से निकलने वाली सांस में मौजूद गैस में स्वास्थ्य संबंधी स्थितियों से जुड़े कई बायोमार्कर होते हैं। इन बायोमार्करों का पता लगाकर बीमारियों की प्रारंभिक जांच और निरंतर निगरानी की जा सकती है। झेजियांग प्रयोगशाला के सुपर परसेप्शन रिसर्च सेंटर में डॉ. वांग डि की टीम द्वारा विकसित हाथ से संचालित होने वाला एसीटोन का पता लगाने वाला यंत्र इस अनुप्रयोग का एक विशिष्ट उदाहरण है। यह यंत्र रंगमापी तकनीक का उपयोग करके गैस-संवेदनशील पदार्थों के रंग परिवर्तन का पता लगाकर मानव सांस में मौजूद एसीटोन की मात्रा को मापता है, जिससे टाइप 1 मधुमेह का तेजी से और दर्द रहित तरीके से पता लगाया जा सकता है।

जब शरीर में इंसुलिन का स्तर कम होता है, तो शरीर ग्लूकोज को ऊर्जा में परिवर्तित करने में असमर्थ हो जाता है और इसके बजाय वसा को तोड़ने लगता है। वसा के टूटने के बाद बनने वाले उप-उत्पादों में से एक एसीटोन है, जो श्वसन के माध्यम से शरीर से बाहर निकल जाता है। डॉ. वांग डि ने बताया कि 1. पारंपरिक रक्त परीक्षणों की तुलना में, यह श्वसन परीक्षण विधि बेहतर निदान और उपचार का अनुभव प्रदान करती है। इसके अलावा, टीम एक "दैनिक उत्सर्जन" पैच एसीटोन सेंसर विकसित कर रही है। यह कम लागत वाला पहनने योग्य उपकरण चौबीसों घंटे त्वचा से उत्सर्जित एसीटोन गैस को स्वचालित रूप से माप सकता है। भविष्य में, कृत्रिम बुद्धिमत्ता तकनीक के साथ मिलकर, यह मधुमेह के निदान, निगरानी और दवा संबंधी मार्गदर्शन में सहायता कर सकता है।

मधुमेह के अलावा, गैस सेंसर पुरानी बीमारियों के प्रबंधन और श्वसन संबंधी बीमारियों की निगरानी में भी अपार संभावनाएं दिखाते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता वक्र रोगियों की फुफ्फुसीय वेंटिलेशन स्थिति का आकलन करने का एक महत्वपूर्ण आधार है, जबकि कुछ गैस मार्करों के सांद्रता वक्र पुरानी बीमारियों के विकास की प्रवृत्ति को दर्शाते हैं। परंपरागत रूप से, इन आंकड़ों की व्याख्या के लिए चिकित्सा कर्मचारियों की भागीदारी आवश्यक थी। हालांकि, कृत्रिम बुद्धिमत्ता तकनीक के विकास के साथ, बुद्धिमान गैस सेंसर न केवल गैसों का पता लगा सकते हैं और वक्र बना सकते हैं, बल्कि बीमारी के विकास की डिग्री भी निर्धारित कर सकते हैं, जिससे चिकित्सा कर्मचारियों पर दबाव काफी कम हो जाता है।

स्वास्थ्य संबंधी पहनने योग्य उपकरणों के क्षेत्र में, गैस सेंसर का अनुप्रयोग अभी प्रारंभिक चरण में है, लेकिन इसकी संभावनाएं व्यापक हैं। झूहाई ग्री इलेक्ट्रिक अप्लायंसेज के शोधकर्ताओं ने बताया कि यद्यपि घरेलू उपकरण रोग निदान कार्यों वाले चिकित्सा उपकरणों से भिन्न होते हैं, फिर भी दैनिक घरेलू स्वास्थ्य निगरानी के क्षेत्र में, गैस सेंसर सरणी में कम लागत, गैर-आक्रामक प्रकृति और लघु आकार जैसे लाभ हैं, जिससे यह उम्मीद की जाती है कि वे घरेलू उपकरणों जैसे कि मुख देखभाल उपकरण और स्मार्ट शौचालयों में सहायक निगरानी और वास्तविक समय निगरानी समाधान के रूप में तेजी से दिखाई देंगे। घरेलू स्वास्थ्य की बढ़ती मांग के साथ, घरेलू उपकरणों के माध्यम से मानव स्वास्थ्य स्थिति की निगरानी स्मार्ट घरों के विकास की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम होगा।

पर्यावरण निगरानी और प्रदूषण की रोकथाम एवं नियंत्रण

पर्यावरण निगरानी उन क्षेत्रों में से एक है जहां गैस सेंसर का सबसे व्यापक उपयोग होता है। पर्यावरण संरक्षण पर वैश्विक जोर बढ़ने के साथ-साथ वायुमंडल में विभिन्न प्रदूषकों की निगरानी की मांग भी दिन-प्रतिदिन बढ़ती जा रही है। गैस सेंसर कार्बन मोनोऑक्साइड, सल्फर डाइऑक्साइड और ओजोन जैसी हानिकारक गैसों का पता लगा सकते हैं, जिससे पर्यावरण की वायु गुणवत्ता की निगरानी के लिए एक प्रभावी उपकरण उपलब्ध होता है।

ब्रिटिश गैस शील्ड कंपनी का यूजीटी-ई4 इलेक्ट्रोकेमिकल गैस सेंसर पर्यावरण निगरानी के क्षेत्र में एक उत्कृष्ट उत्पाद है। यह वायुमंडल में प्रदूषकों की मात्रा को सटीक रूप से माप सकता है और पर्यावरण संरक्षण विभागों को समय पर और सटीक डेटा सहायता प्रदान करता है। आधुनिक सूचना प्रौद्योगिकी के साथ एकीकृत होने के कारण, इस सेंसर में दूरस्थ निगरानी, ​​डेटा अपलोड और बुद्धिमान अलार्म जैसी सुविधाएं उपलब्ध हैं, जिससे गैस का पता लगाने की दक्षता और सुविधा में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है। उपयोगकर्ता अपने मोबाइल फोन या कंप्यूटर के माध्यम से कभी भी और कहीं भी गैस सांद्रता में होने वाले परिवर्तनों पर नजर रख सकते हैं, जिससे पर्यावरण प्रबंधन और नीति निर्माण के लिए एक वैज्ञानिक आधार मिलता है।

घर के अंदर की हवा की गुणवत्ता की निगरानी में गैस सेंसर भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। यूरोपीय मानकीकरण समिति (EN) द्वारा जारी EN 45544 मानक विशेष रूप से घर के अंदर की हवा की गुणवत्ता के परीक्षण के लिए है और इसमें विभिन्न हानिकारक गैसों के परीक्षण संबंधी आवश्यकताओं को शामिल किया गया है। बाज़ार में उपलब्ध कार्बन डाइऑक्साइड सेंसर, फॉर्मेल्डिहाइड सेंसर आदि का व्यापक रूप से आवासीय भवनों, व्यावसायिक इमारतों और सार्वजनिक मनोरंजन स्थलों में उपयोग किया जाता है, जिससे लोगों को स्वस्थ और अधिक आरामदायक आंतरिक वातावरण बनाने में मदद मिलती है। विशेष रूप से कोविड-19 महामारी के दौरान, घर के अंदर वेंटिलेशन और हवा की गुणवत्ता पर अभूतपूर्व ध्यान दिया गया है, जिससे संबंधित सेंसर प्रौद्योगिकियों के विकास और अनुप्रयोग को और बढ़ावा मिला है।

कार्बन उत्सर्जन की निगरानी गैस सेंसरों का एक उभरता हुआ अनुप्रयोग क्षेत्र है। वैश्विक कार्बन तटस्थता के संदर्भ में, कार्बन डाइऑक्साइड जैसी ग्रीनहाउस गैसों की सटीक निगरानी विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो गई है। इस क्षेत्र में इन्फ्रारेड कार्बन डाइऑक्साइड सेंसरों के अद्वितीय लाभ हैं, जैसे कि उनकी उच्च परिशुद्धता, बेहतर चयनात्मकता और लंबी सेवा अवधि। चीन में "रासायनिक औद्योगिक पार्कों में बुद्धिमान सुरक्षा जोखिम नियंत्रण प्लेटफार्मों के निर्माण के लिए दिशानिर्देश" में ज्वलनशील/विषाक्त गैसों की निगरानी और रिसाव स्रोत का पता लगाने के विश्लेषण को अनिवार्य निर्माण सामग्री के रूप में सूचीबद्ध किया गया है, जो पर्यावरण संरक्षण क्षेत्र में गैस निगरानी की भूमिका पर नीतिगत स्तर के जोर को दर्शाता है।

स्मार्ट होम और खाद्य सुरक्षा

स्मार्ट होम गैस सेंसर के लिए सबसे आशाजनक उपभोक्ता अनुप्रयोग बाजार है। वर्तमान में, गैस सेंसर मुख्य रूप से एयर प्यूरीफायर और एयर कंडीशनर जैसे घरेलू उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं। हालांकि, सेंसर एरे और बुद्धिमान एल्गोरिदम के आने से, संरक्षण, खाना पकाने और स्वास्थ्य निगरानी जैसे क्षेत्रों में भी इनकी उपयोग क्षमता धीरे-धीरे बढ़ रही है।

खाद्य संरक्षण के संदर्भ में, गैस सेंसर भंडारण के दौरान भोजन से निकलने वाली अप्रिय गंधों की निगरानी करके भोजन की ताजगी का निर्धारण कर सकते हैं। हाल के शोध परिणामों से पता चलता है कि चाहे गंध की सांद्रता की निगरानी के लिए एक सेंसर का उपयोग किया जाए या पैटर्न पहचान विधियों के साथ संयुक्त गैस सेंसर सरणी का उपयोग किया जाए, दोनों ही स्थितियों में अच्छे परिणाम प्राप्त हुए हैं। हालांकि, रेफ्रिजरेटर के वास्तविक उपयोग की जटिल परिस्थितियों (जैसे उपयोगकर्ताओं द्वारा दरवाजे खोलने और बंद करने, कंप्रेसर को चालू और बंद करने, और आंतरिक वायु परिसंचरण आदि से होने वाली बाधाएँ) के साथ-साथ खाद्य पदार्थों से निकलने वाली विभिन्न वाष्पशील गैसों के परस्पर प्रभाव के कारण, भोजन की ताजगी के निर्धारण की सटीकता में सुधार की गुंजाइश है।

खाना पकाने के अनुप्रयोग गैस सेंसर के लिए एक और महत्वपूर्ण क्षेत्र हैं। खाना पकाने की प्रक्रिया के दौरान सैकड़ों गैसीय यौगिक उत्पन्न होते हैं, जिनमें कण पदार्थ, एल्केन, सुगंधित यौगिक, एल्डिहाइड, कीटोन, अल्कोहल, एल्कीन और अन्य वाष्पशील कार्बनिक यौगिक शामिल हैं। ऐसे जटिल वातावरण में, एकल सेंसर की तुलना में गैस सेंसर सरणियाँ अधिक स्पष्ट लाभ दिखाती हैं। अध्ययनों से पता चलता है कि गैस सेंसर सरणियों का उपयोग व्यक्तिगत स्वाद के आधार पर भोजन के पकने की स्थिति का निर्धारण करने के लिए, या उपयोगकर्ताओं को नियमित रूप से खाना पकाने की आदतों की रिपोर्ट करने के लिए एक सहायक आहार निगरानी उपकरण के रूप में किया जा सकता है। हालांकि, खाना पकाने के वातावरण के कारक जैसे उच्च तापमान, खाना पकाने का धुआँ और जल वाष्प आसानी से सेंसर को "हानिकारक" बना सकते हैं, जो एक तकनीकी समस्या है जिसे हल करने की आवश्यकता है।

खाद्य सुरक्षा के क्षेत्र में, वांग डि की टीम के शोध ने गैस सेंसरों के संभावित अनुप्रयोग मूल्य को प्रदर्शित किया है। उनका लक्ष्य "एक छोटे मोबाइल फोन प्लग-इन के माध्यम से एक साथ दर्जनों गैसों की पहचान करना" है और वे खाद्य सुरक्षा संबंधी जानकारी को आसानी से उपलब्ध कराने के लिए प्रतिबद्ध हैं। यह उच्च एकीकृत गंध संवेदक उपकरण भोजन में वाष्पशील घटकों का पता लगा सकता है, भोजन की ताजगी और सुरक्षा का निर्धारण कर सकता है और उपभोक्ताओं को वास्तविक समय में संदर्भ प्रदान कर सकता है।

तालिका: विभिन्न अनुप्रयोग क्षेत्रों में गैस सेंसरों के मुख्य पहचान लक्ष्य और तकनीकी विशेषताएँ

अनुप्रयोग क्षेत्र, मुख्य पहचान वस्तुएं, आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले सेंसर के प्रकार, तकनीकी चुनौतियां, विकास के रुझान

औद्योगिक सुरक्षा, ज्वलनशील गैस, विषैली गैस उत्प्रेरक दहन प्रकार, विद्युत रासायनिक प्रकार, कठोर वातावरण सहनशीलता, बहु-गैस समकालिक निगरानी, ​​रिसाव स्रोत का पता लगाना

चिकित्सा एवं स्वास्थ्य संबंधी उपयोगों के लिए एसीटोन, CO₂, VOCs अर्धचालक प्रकार, रंगमापी प्रकार, चयनात्मकता और संवेदनशीलता, पहनने योग्य उपकरण और बुद्धिमान निदान।

वायु प्रदूषकों और ग्रीनहाउस गैसों की पर्यावरणीय निगरानी के लिए अवरक्त और विद्युत रासायनिक रूपों में दीर्घकालिक स्थिरता ग्रिड परिनियोजन और वास्तविक समय डेटा प्रसारण

स्मार्ट होम फूड वोलेटाइल गैस, कुकिंग स्मोक सेमीकंडक्टर टाइप, पीआईडी ​​एंटी-इंटरफेरेंस क्षमता

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