为什么红外传感器是探测甲烷的首选？

为什么红外传感器是探测甲烷的首选？

天然气主要由甲烷组成，被广泛用于发电。甲烷是一种温室气体，具有高度易燃性，可以与空气形成爆炸性混合物。在天然气开采、运输和发电过程中探测泄漏是至关重要的，因为甲烷泄漏可能导致破坏性结果。在化学工业中，甲醇、合成气、乙酸和其他商用化学品的生产，都依赖于甲烷气体传感器来确认生产过程是否有效且安全地运行。甲烷可能影响人的健康和环境，所以测量大气中的甲烷水平来监测环境条件的变化也变得越来越重要。

图1 甲烷分子示意图

商用气体探测技术

市场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：

• 电化学传感器电化学传感器通过甲烷与电极的腐蚀或氧化反应产生电流，该电流的大小可用于确定气体浓度。由于电极是暴露在大气中的，可能发生化学污染和腐蚀，因此电化学传感器需要经常更换。

• 氢火焰离子化探测器（FID）FID使用氢火焰来电离甲烷气体，电离的气体会产生电流，计算该电流可以确定气体浓度。虽然FID准确且快速，但它们需要明火、氢气源和纯净空气供应，这意味着FID并不适合某些应用。

• 催化传感器催化传感器通过催化氧气和甲烷的反应，产生的热量会引起传感器中的电阻变化，由此可以测量甲烷浓度。虽然催化传感器坚固且廉价，但运行时对氧气的需求是必不可少的，并且它们易受污染、中毒和烧结。因此需要频繁地校准和更换。

• 半导体传感器工作原理与催化传感器类似，半导体传感器与甲烷反应，引起电阻变化，以此来计算气体浓度。与催化传感器一样，半导体传感器也易受污染和中毒。

• 红外传感器红外传感器利用红外光束探测和测量大气中存在的任何气体。虽然红外传感器比其他传感器贵一点，但它们持久耐用。因此，红外传感器已成为探测各种气体的主要技术。

   

  红外传感器是甲烷探测的首选技术

  甲烷分子能吸收特定波长的红外光的能量，当特定波长的红外光通过含有二氧化碳的气流时，气体从红外光中吸收能量。测量特定波长剩余的光量与入射光的光量对比，吸收的光量与气流中存在的二氧化碳含量成正比，因此能够准确测量二氧化碳浓度。

  与其它可用类型的传感器不同，红外探测器不与甲烷气体相互作用。大气中的气体和任何污染物仅与光束相互作用。因此，探测器可密封以防止损坏，因而具有较长的使用寿命。红外探测器和其它传感器一样，也可提供准确的结果和快速的响应时间。半导体、催化、电化学传感器和PID都要求目标气体的浓度必须低于爆炸浓度的下限，但是IR传感器则可以实现0~100%气体浓度的精确计算。而且它们不需要外部气体或氧气来运行。红外传感器也存在一些缺点，它们可能会受到压力和温度调节的不利影响。英璋公司红外传感器内置温度补偿制，极大地减小了温度对测量的影响。红外传感器现在被选为甲烷和其他工业和环境相关气体的首选探测方法。