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，氣體檢測(cè)的替代方法也越來越多。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確認(rèn)生產(chǎn)過程的有效和安全運(yùn)行。甲烷可能影響人類健康和環(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。紅外線通過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。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，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。雖然在用戶無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