為什么紅外傳感器是探測甲烷的首選？

天然氣主要由甲烷組成，被廣泛用于發(fā)電。甲烷是一種溫室氣體，具有高度易燃性，可以與空氣形成爆炸性混合物。在天然氣開采、運輸和發(fā)電過程中探測泄漏是至關(guān)重要的，因為甲烷泄漏可能導(dǎo)致破壞性結(jié)果。在化學(xué)工業(yè)中，甲醇、合成氣、乙酸和其他商用化學(xué)品的生產(chǎn)，都依賴于甲烷氣體傳感器來確認生產(chǎn)過程是否有效且安全地運行。甲烷可能影響人的健康和環(huán)境，所以測量大氣中的甲烷水平來監(jiān)測環(huán)境條件的變化也變得越來越重要。

圖1 甲烷分子示意圖

商用氣體探測技術(shù)

市場上有各種各樣的甲烷氣體探測器和傳感器，它們各有優(yōu)缺點：

• 電化學(xué)傳感器電化學(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，該電流的大小可用于確定氣體濃度。由于電極是暴露在大氣中的，可能發(fā)生化學(xué)污染和腐蝕，因此電化學(xué)傳感器需要經(jīng)常更換。

• 氫火焰離子化探測器（FID）FID使用氫火焰來電離甲烷氣體，電離的氣體會產(chǎn)生電流，計算該電流可以確定氣體濃度。雖然FID準確且快速，但它們需要明火、氫氣源和純凈空氣供應(yīng)，這意味著FID并不適合某些應(yīng)用。

• 催化傳感器催化傳感器通過催化氧氣和甲烷的反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量會引起傳感器中的電阻變化，由此可以測量甲烷濃度。雖然催化傳感器堅固且廉價，但運行時對氧氣的需求是必不可少的，并且它們易受污染、中毒和燒結(jié)。因此需要頻繁地校準和更換。

• 半導(dǎo)體傳感器工作原理與催化傳感器類似，半導(dǎo)體傳感器與甲烷反應(yīng)，引起電阻變化，以此來計算氣體濃度。與催化傳感器一樣，半導(dǎo)體傳感器也易受污染和中毒。

• 紅外傳感器紅外傳感器利用紅外光束探測和測量大氣中存在的任何氣體。雖然紅外傳感器比其他傳感器貴一點，但它們持久耐用。因此，紅外傳感器已成為探測各種氣體的主要技術(shù)。

   

  紅外傳感器是甲烷探測的首選技術(shù)

  甲烷分子能吸收特定波長的紅外光的能量，當(dāng)特定波長的紅外光通過含有二氧化碳的氣流時，氣體從紅外光中吸收能量。測量特定波長剩余的光量與入射光的光量對比，吸收的光量與氣流中存在的二氧化碳含量成正比，因此能夠準確測量二氧化碳濃度。

  與其它可用類型的傳感器不同，紅外探測器不與甲烷氣體相互作用。大氣中的氣體和任何污染物僅與光束相互作用。因此，探測器可密封以防止損壞，因而具有較長的使用壽命。紅外探測器和其它傳感器一樣，也可提供準確的結(jié)果和快速的響應(yīng)時間。半導(dǎo)體、催化、電化學(xué)傳感器和PID都要求目標氣體的濃度必須低于爆炸濃度的下限，但是IR傳感器則可以實現(xiàn)0~100%氣體濃度的精確計算。而且它們不需要外部氣體或氧氣來運行。紅外傳感器也存在一些缺點，它們可能會受到壓力和溫度調(diào)節(jié)的不利影響。英璋公司紅外傳感器內(nèi)置溫度補償制，極大地減小了溫度對測量的影響。紅外傳感器現(xiàn)在被選為甲烷和其他工業(yè)和環(huán)境相關(guān)氣體的首選探測方法。