紅外氣體傳感器：紅外傳感器是如何應用于甲烷監測的

為什么紅外(IR)傳感器是甲烷檢測技術的首選，作為能夠檢測和量化工業和環境氣體的探測器，在確保各種工藝和應用的安全和效率方面發揮著至關重要的作用。

天然氣主要由甲烷組成，在發電中有著廣泛的應用。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，甲烷泄漏會產生毀滅性的后果，因此在天然氣開采、運輸和發電過程中檢測泄漏至關重要。

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

商用氣體檢測技術

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，電離氣體傳導電流，測量電流以確定氣體濃度。雖然FID是快速和準確的，但它們需要氫源、明火和清潔的空氣供應，因此，FID不適合于某些應用。

催化傳感器

催化傳感器催化甲烷與氧氣的反應，產生熱量，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、燒結和污染，因此需要定期校準和更換。

半導體傳感器

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

電化學傳感器

電化學傳感器在電極上氧化或還原甲烷產生電流，用于測定氣體濃度。由于大氣與電極之間的接觸，會發生腐蝕和化學污染，電化學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。雖然紅外感應器比其它感應器稍貴，但它們堅固耐用，因此，紅外傳感器已經成為探測一系列氣體的主流技術。

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，因此探測器只測量指定波長處的衰減，用于確定當前甲烷的濃度。

紅外傳感器與其它氣體檢測技術相比有幾個優點：紅外傳感器有一個內置的故障安全系統，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時間和精確的結果。雖然催化、半導體、電化學傳感器和FLDS都要求目標氣體的濃度低于較低的爆炸極限，但紅外傳感器可以準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在提供壓力和溫度補償，導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和環境有關的氣體的首選檢測方法。

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