红外气体传感器：红外传感器是如何应用于甲烷监测的

为什么红外(IR)传感器是甲烷检测技术的首选，作为能够检测和量化工业和环境气体的探测器，在确保各种工艺和应用的安全和效率方面发挥着至关重要的作用。

天然气主要由甲烷组成，在发电中有着广泛的应用。然而，甲烷是一种极其易燃的温室气体，可以在空气中形成爆炸性混合物，甲烷泄漏会产生毁灭性的后果，因此在天然气开采、运输和发电过程中检测泄漏至关重要。

在化学工业中，合成气、甲醇、乙酸和其他商品化学品的生产依赖于甲烷气体传感器，以确保过程安全有效地运行，测量大气中的甲烷含量，对于监测可能影响环境和人类健康的不断变化的环境状况也变得越来越重要。

商用气体检测技术

市面上有各种各样的甲烷气体探测器和传感器，它们各有优缺点：

火焰电离探测器

FIDS使用氢火焰电离甲烷气体，电离气体传导电流，测量电流以确定气体浓度。虽然FID是快速和准确的，但它们需要氢源、明火和清洁的空气供应，因此，FID不适合于某些应用。

催化传感器

催化传感器催化甲烷与氧气的反应，产生热量，改变传感器的电阻，由此计算甲烷浓度。虽然催化传感器价格低廉且坚固可靠，但它们需要氧气的存在才能工作，而且容易中毒、烧结和污染，因此需要定期校准和更换。

半导体传感器

半导体传感器以类似于催化传感器的方式与甲烷反应，导致用于计算气体浓度的电阻发生变化，与催化传感器一样，半导体传感器容易受到污染和中毒。

电化学传感器

电化学传感器在电极上氧化或还原甲烷产生电流，用于测定气体浓度。由于大气与电极之间的接触，会发生腐蚀和化学污染，电化学传感器需要频繁更换。

红外传感器

红外传感器使用红外光束探测和量化大气中的气体。虽然红外感应器比其它感应器稍贵，但它们坚固耐用，因此，红外传感器已经成为探测一系列气体的主流技术。

一种非色散红外(NDIR)传感器通常由一个红外源、一个样品室、一个滤光器和一个红外探测器组成。典型地，包含参考气体的第二个腔室与取样室红外光平行运行，通过该大气取样室将该取样室中的甲烷气体以特定波长吸收光。探测器前面的滤光器遮挡了非所需波长的光，因此探测器只测量指定波长处的衰减，用于确定当前甲烷的浓度。

红外传感器与其它气体检测技术相比有几个优点：红外传感器有一个内置的故障安全系统，它来自于小信号代表高浓度气体的事实，而在其它传感器中，小信号或无信号意味着零或低气体浓度。如果探测器变得模糊或失效，红外辐射将不会记录，并将发出警报。

此外，与其它类型的传感器不同，红外探测器不与甲烷气体相互作用，大气中的气体和污染物只与光束相互作用，因此探测器受到保护，寿命长。

NDIR传感器也能够比要求混合气体燃烧的技术更具体。在某些情况下，NDIR传感器甚至允许在另一种可燃气体存在的情况下检测一种易燃气体成分，但这确实产生了一个限制，即用户无法确定一种气体混合物是否易燃。

与其它传感器一样，红外探测器提供快速的响应时间和精确的结果。虽然催化、半导体、电化学传感器和FLDS都要求目标气体的浓度低于较低的爆炸极限，但红外传感器可以准确地测量气体浓度为零至100%。此外，红外传感器不需要氧气或外部气体来工作。

红外传感器有一些缺点：它们可能受到温度和压力变化的不利影响。然而，先进的红外传感器现在提供压力和温度补偿，导致可靠和持久的传感器，很少有缺点。红外传感器已成为甲烷和其它与工业和环境有关的气体的首选检测方法。

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