甲烷探測(cè)器對(duì)于監(jiān)測(cè)各種應(yīng)用的有效性和安全性至關(guān)重要。本文闡述了紅外（IR）傳感器作為甲烷檢測(cè)首選傳感器的原因。就在30年前，礦工們不得不用金絲雀來(lái)警告他們礦井里的甲烷或一氧化碳濃度很高。幸運(yùn)的是，傳感技術(shù)已經(jīng)發(fā)展起來(lái)，氣體檢測(cè)的替代方法也越來(lái)越多。氣體探測(cè)器可以對(duì)環(huán)境和工業(yè)氣體（如甲烷、一氧化碳和二氧化碳）進(jìn)行定量和檢測(cè)，這些氣體對(duì)確保廣泛應(yīng)用和生產(chǎn)過(guò)程的有效性和安全性起著關(guān)鍵作用。

圖1甲烷分子圖

氣體探測(cè)器廣泛用于甲烷濃度監(jiān)測(cè)和泄漏檢測(cè)。

天然氣主要由甲烷組成，廣泛用于發(fā)電。甲烷是一種高可燃性的溫室氣體，能與空氣形成爆炸性混合物。檢測(cè)天然氣生產(chǎn)、運(yùn)輸和發(fā)電過(guò)程中的泄漏至關(guān)重要，因?yàn)榧淄樾孤��?huì)導(dǎo)致破壞性后果。在化學(xué)工業(yè)中，甲醇、合成氣、醋酸等商業(yè)化學(xué)品的生產(chǎn)依靠甲烷氣體傳感器來(lái)確認(rèn)生產(chǎn)過(guò)程的有效和安全運(yùn)行。甲烷可能影響人類(lèi)健康和環(huán)境，因此測(cè)量大氣中的甲烷含量以監(jiān)測(cè)環(huán)境條件的變化變得越來(lái)越重要。

商業(yè)氣體檢測(cè)技術(shù)

市場(chǎng)上有各種甲烷氣體檢測(cè)儀和傳感器，每種都有其各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：

電化學(xué)傳感器通過(guò)甲烷與電極的腐蝕或氧化反應(yīng)產(chǎn)生電流，用于測(cè)定氣體濃度。由于電極暴露在大氣中，可能會(huì)發(fā)生化學(xué)污染和腐蝕，因此需要經(jīng)常更換電化學(xué)傳感器。

氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）FID使用氫火焰離子化甲烷氣體。電離氣體產(chǎn)生電流，可以通過(guò)計(jì)算確定氣體濃度。盡管FIDS準(zhǔn)確、快速，但它們需要明火、氫氣和清潔空氣供應(yīng)，這意味著FIDS不適合某些應(yīng)用。

催化傳感器催化氧和甲烷的反應(yīng)。催化傳感器產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致傳感器電阻變化，可用于測(cè)量甲烷濃度。雖然催化傳感器既堅(jiān)固又便宜，但在操作過(guò)程中對(duì)氧氣的需求是至關(guān)重要的，它們?nèi)菀资艿轿廴�、中毒和燒結(jié)。因此，需要經(jīng)常進(jìn)行校準(zhǔn)和更換。

半導(dǎo)體傳感器像催化傳感器一樣工作。半導(dǎo)體傳感器與甲烷反應(yīng)，引起電阻變化以計(jì)算氣體濃度。與催化傳感器一樣，半導(dǎo)體傳感器也容易受到污染和中毒。

紅外傳感器利用紅外線(xiàn)束探測(cè)和測(cè)量大氣中的任何氣體。雖然紅外傳感器比其他傳感器貴一點(diǎn)，但它們很耐用。因此，紅外傳感器已成為檢測(cè)各種氣體的主要技術(shù)。

紅外傳感器是甲烷檢測(cè)的首選技術(shù)

非色散紅外（NDIR）傳感器通常由一個(gè)紅外源、一個(gè)紅外探測(cè)器、一個(gè)采樣室和一個(gè)濾波器組成。通常，含有參考?xì)怏w的第二個(gè)腔與取樣腔平行。紅外線(xiàn)通過(guò)大氣取樣室照射到探測(cè)器上。采樣室內(nèi)的甲烷氣體吸收特定波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)。探測(cè)器前面的濾光片阻擋非選定波長(zhǎng)的光，因此探測(cè)器只能通過(guò)測(cè)量指定波長(zhǎng)的衰減（利用氣體濃度和吸收強(qiáng)度之間的關(guān)系）來(lái)確定甲烷濃度。與其他氣體檢測(cè)技術(shù)相比，紅外傳感器具有許多優(yōu)點(diǎn)：它們具有內(nèi)置的故障安全系統(tǒng)，因?yàn)樗鼈兛梢杂眯⌒盘?hào)表示高濃度氣體，而在其他傳感器中，小信號(hào)或無(wú)信號(hào)表示零濃度或低濃度。如果探測(cè)器失效或失效，紅外輻射將不會(huì)被記錄下來(lái)，這將觸發(fā)警報(bào)。NDIR傳感器也比需要燃燒混合氣體的方法更精確。

在某些情況下，即使允許同時(shí)存在兩種可燃?xì)怏w，NDIR傳感器也可以檢測(cè)其中一種可燃?xì)怏w成分。雖然在用戶(hù)無(wú)法確定氣體混合物是否易燃時(shí)存在一定的局限性。與其他可用的傳感器不同，紅外探測(cè)器不與甲烷氣體相互作用。大氣中的氣體和污染物只與光束相互作用。因此，探測(cè)器可以密封以防止損壞，因此