氣體探測器廣泛用于監(jiān)測甲烷濃度和泄漏探測

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(yùn)輸和發(fā)電過程中探測泄漏是至關(guān)重要的，因?yàn)榧淄樾孤┛赡軐?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(rèn)生產(chǎn)過程是否有效且安全地運(yùn)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。

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(diǎn)：

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(zhǔn)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(yùn)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(zhǔn)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(diǎn)，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)

非分散紅外（NDIR）傳感器通常由IR源、IR探測器、采樣腔和濾光器組成。通常，包含參考?xì)怏w的第二個腔與采樣腔平行運(yùn)行。

IR光透過大氣采樣腔施加到探測器上。采樣腔中的甲烷氣體會吸收特定波長的IR光。探測器前面的濾光器會阻擋掉非所選波長的光，因此探測器僅測量指定波長的衰減變化，（利用氣體濃度與吸收強(qiáng)度的關(guān)系）可確定存在的甲烷濃度。

與其它氣體探測技術(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)，這是因?yàn)樗鼈兛梢杂眯?a target="_blank">信號代表高濃度氣體，而在其他傳感器中，小信號或無信號意味著零或低濃度。如果探測器發(fā)生故障或失靈，則不會記錄IR輻射，這將觸發(fā)警報。

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，NDIR傳感器甚至允許同時存在兩種可燃?xì)怏w時，可以檢測其中一種可燃?xì)怏w組分。盡管當(dāng)用戶無法確定氣體混合物是否易燃時，的確存在一定限制。

與其它可用類型的傳感器不同，IR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(zhǔn)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FID都要求目標(biāo)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(shí)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(yùn)行。

紅外傳感器也存在一些缺點(diǎn)，它們可能會受到壓力和溫度調(diào)節(jié)的不利影響。盡管如此，先進(jìn)的紅外傳感器現(xiàn)在可以進(jìn)行壓力和溫度補(bǔ)償，這意味著這種耐用且可靠的傳感器劣勢已經(jīng)最小化。IR傳感器現(xiàn)在被選為甲烷和其他工業(yè)和環(huán)境相關(guān)氣體的探測方法。