红外甲烷传感器 红外传感器成为甲烷安全监测的首选技术

图1甲烷分子示意图

甲烷探测器对于监控各种应用的有效性和安全性非常重要。本文阐述了为什么红外传感器是甲烷检测的首选。

就在30年前，矿工不得不使用金丝雀来警告他们矿井中甲烷或一氧化碳的高浓度。幸运的是，传感技术现在已经发展起来，气体检测的替代方法越来越多。

气体检测器可以量化和检测环境和工业气体，如甲烷、一氧化碳和二氧化碳，因此它们在确保广泛应用和生产过程的有效性和安全性方面发挥着关键作用。

气体探测器广泛用于监测甲烷浓度和泄漏检测

天然气主要由甲烷组成，广泛用于发电。甲烷是一种温室气体，极易燃烧，可与空气体形成爆炸性混合物。在天然气开采、运输和发电过程中，检测泄漏非常重要，因为甲烷泄漏可能导致破坏性的结果。

在化学工业中，甲醇、合成气、乙酸等商用化学品的生产依赖于甲烷气体传感器来确认生产过程是否有效和安全地运行。甲烷可能影响人们的健康和环境，因此测量大气中的甲烷水平以监测环境条件的变化变得越来越重要。

商用气体检测技术

市场上有各种甲烷气体探测器和传感器，每种都有其优缺点:

电化学传感器

电化学传感器通过甲烷和电极之间的腐蚀或氧化反应产生电流，该电流可用于确定气体浓度。由于电极暴露在大气中，可能会发生化学污染和腐蚀，因此电化学传感器需要经常更换。

氢火焰离子化检测器

氢火焰离子化检测器利用氢火焰电离甲烷气体。电离气体会产生电流，通过计算电流可以确定气体浓度。虽然FID准确快速，但需要明火、氢源和纯空气源，这意味着FID不适合某些应用。

催化传感器

通过催化氧气和甲烷之间的反应，催化传感器产生的热量会引起传感器中的电阻变化，从而可以测量甲烷浓度。虽然催化传感器坚固而便宜，但在操作中对氧气的需求是必不可少的，它们容易受到污染、中毒和烧结。因此，需要经常校准和更换。

半导体换能器

工作原理与催化传感器相似。半导体传感器与甲烷反应，引起电阻变化，从而计算气体浓度。像催化传感器一样，半导体传感器也容易受到污染和中毒。

红外传感器

红外传感器使用红外光束来探测和测量大气中的任何气体。虽然红外传感器比其他传感器贵一点，但是耐用。因此，红外传感器已经成为检测各种气体的主要技术。

红外传感器是甲烷检测的首选技术

非色散红外传感器通常由红外光源、红外探测器、采样腔和滤光片组成。通常，包含参考气体的第二室平行于采样室。

红外光通过大气采样腔照射到探测器上。采样腔内的甲烷气体可以吸收特定波长的红外光。探测器前面的滤光片会遮挡非选定波长的光，所以探测器只测量指定波长的衰减变化，可以确定甲烷浓度。

与其他气体检测技术相比，红外传感器有许多优点:它们具有内置的故障保护系统，因为它们可以用小信号表示高浓度气体，而在其他传感器中，小信号或无信号意味着零或低浓度。如果探测器出现故障或失效，红外辐射将不会被记录，这将触发警报。

NDIR传感器也比燃烧混合气体的方法更精确。在某些情况下，当两种可燃气体同时存在时，NDIR传感器甚至可以检测到一种可燃气体成分。虽然用户不能确定气体混合物是否可燃，但有一定的局限性。

与其他类型的传感器不同，红外探测器不与甲烷气体相互作用。气体和大气中的任何污染物只与光束相互作用。因此，探测器可以密封以防止损坏，因此使用寿命长。

像其他传感器一样，红外探测器可以提供准确的结果和快速的响应时间。半导体、催化、电化学传感器、FID都要求目标气体浓度低于爆炸浓度下限，但红外传感器可以精确计算出0~100%气体的浓度。并且它们不需要外部气体或氧气来操作。

红外传感器也有一些缺点，可能会受到压力和温度调节的不利影响。然而，先进的红外传感器现在可以补偿压力和温度，这意味着这种耐用可靠的传感器的缺点已经最小化。红外传感器现在被选为甲烷和其他工业和环境相关气体的检测方法。