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紅外氣體傳感器：紅外傳感器是如何應(yīng)用于甲烷監(jiān)測的

為什么紅外(IR)傳感器是甲烷檢測技術(shù)的，作為能夠檢測和量化工業(yè)和環(huán)境氣體的探測器，在確保各種工藝和應(yīng)用的安全和效率方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

天然氣主要由甲烷組成，在發(fā)電中有著廣泛的應(yīng)用。然而，甲烷是一種極其易燃的溫室氣體，可以在空氣中形成爆炸性混合物，甲烷泄漏會產(chǎn)生毀滅性的后果，因此在天然氣開采、運輸和發(fā)電過程中檢測泄漏至關(guān)重要。

在化學(xué)工業(yè)中，合成氣、甲醇、乙酸和其他商品化學(xué)品的生產(chǎn)依賴于甲烷氣體傳感器，以確程安全有效地運行，測量大氣中的甲烷含量，對于監(jiān)測可能影響環(huán)境和人類健康的不斷變化的環(huán)境狀況也變得越來越重要。

商用氣體檢測技術(shù)

市面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：

火焰電離探測器

FIDS使用氫火焰電離甲烷氣體，電離氣體傳導(dǎo)電流，測量電流以確定氣體濃度。雖然FID是快速和準(zhǔn)確的，但它們需要氫源、明火和清潔的空氣供應(yīng)，因此，F(xiàn)ID不適合于某些應(yīng)用。

催化傳感器

催化傳感器催化甲烷與氧氣的反應(yīng)，產(chǎn)生熱量，改變傳感器的電阻，由此計算甲烷濃度。雖然催化傳感器價格低廉且堅固可靠，但它們需要氧氣的存在才能工作，而且容易中毒、燒結(jié)和污染，因此需要定期校準(zhǔn)和更換。

半導(dǎo)體傳感器

半導(dǎo)體傳感器以類似于催化傳感器的方式與甲烷反應(yīng)，導(dǎo)致用于計算氣體濃度的電阻發(fā)生變化，與催化傳感器一樣，半導(dǎo)體傳感器容易受到污染和中毒。

電化學(xué)傳感器

電化學(xué)傳感器在電極上氧化或還原甲烷產(chǎn)生電流，用于測定氣體濃度。由于大氣與電極之間的接觸，會發(fā)生腐蝕和化學(xué)污染，電化學(xué)傳感器需要頻繁更換。

紅外傳感器

紅外傳感器使用紅外光束探測和量化大氣中的氣體。雖然紅外感應(yīng)器比其它感應(yīng)器稍貴，但它們堅固耐用，因此，紅外傳感器已經(jīng)成為探測一系列氣體的主流技術(shù)。

一種非色散紅外(NDIR)傳感器通常由一個紅外源、一個樣品室、一個濾光器和一個紅外探測器組成。典型地，包含參考氣體的第二個腔室與取樣室紅外光平行運行，通過該大氣取樣室將該取樣室中的甲烷氣體以特定波長吸收光。探測器前面的濾光器遮擋了非所需波長的光，因此探測器只測量波長處的衰減，用于確定當(dāng)前甲烷的濃度。

紅外傳感器與其它氣體檢測技術(shù)相比有幾個優(yōu)點：紅外傳感器有一個內(nèi)置的故障安全系統(tǒng)，它來自于小信號代表高濃度氣體的事實，而在其它傳感器中，小信號或無信號意味著零或低氣體濃度。如果探測器變得模糊或失效，紅外輻射將不會記錄，并將發(fā)出警報。

此外，與其它類型的傳感器不同，紅外探測器不與甲烷氣體相互作用，大氣中的氣體和污染物只與光束相互作用，因此探測器受到保護，壽命長。

NDIR傳感器也能夠比要求混合氣體燃燒的技術(shù)更具體。在某些情況下，NDIR傳感器甚至允許在另一種可燃氣體存在的情況下檢測一種易燃氣體成分，但這確實產(chǎn)生了一個限制，即用戶無法確定一種氣體混合物是否易燃。

與其它傳感器一樣，紅外探測器提供快速的響應(yīng)時間和精確的結(jié)果。雖然催化、半導(dǎo)體、電化學(xué)傳感器和FLDS都要求目標(biāo)氣體的濃度低于較低的爆炸極限，但紅外傳感器可以準(zhǔn)確地測量氣體濃度為零至100%。此外，紅外傳感器不需要氧氣或外部氣體來工作。

紅外傳感器有一些缺點：它們可能受到溫度和壓力變化的不利影響。然而，先進的紅外傳感器現(xiàn)在提供壓力和溫度補償，導(dǎo)致可靠和持久的傳感器，很少有缺點。紅外傳感器已成為甲烷和其它與工業(yè)和環(huán)境有關(guān)的氣體的檢測方法。

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