导读甲烷检测中采用红外和催化传感器哪种更好？甲烷探测器对监测各种应用的有效性和安全性至关重要。本文阐述了为什么红外（IR）传感器是探测甲烷的首选。就在30年前，矿工们只能靠...

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甲烷检测中采用红外和催化传感器哪种更好？

甲烷检测中采用红外和催化传感器哪种更好？

甲烷探测器对监测各种应用的有效性和安全性至关重要。本文阐述了为什么红外（IR）传感器是探测甲烷的首选。就在30年前，矿工们只能靠使用金丝雀来警告他们矿井中存在高浓度的甲烷或一氧化碳。幸运的是，现在传感技术已经发展起来了，并且气体探测可选择的方法也越来越多。气体探测器能够量化和探测环境和工业气体，如甲烷、一氧化碳和二氧化碳，因而它们在确保广泛的应用和生产过程的有效性和安全性方面发挥着关键作用。

图1 甲烷分子示意图

气体探测器广泛用于监测甲烷浓度和泄漏探测

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。

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

非分散红外（NDIR）传感器通常由IR源、IR探测器、采样腔和滤光器组成。通常，包含参考气体的第二个腔与采样腔平行运行。IR光透过大气采样腔施加到探测器上。采样腔中的甲烷气体会吸收特定波长的IR光。探测器前面的滤光器会阻挡掉非所选波长的光，因此探测器仅测量指定波长的衰减变化，（利用气体浓度与吸收强度的关系）可确定存在的甲烷浓度。与其它气体探测技术相比，红外传感器具有许多优点：它们具有内置的故障安全系统，这是因为它们可以用小信号代表高浓度气体，而在其他传感器中，小信号或无信号意味着零或低浓度。如果探测器发生故障或失灵，则不会记录IR辐射，这将触发警报。NDIR传感器也比需要燃烧混合气体的方法更精确。

在某些情况下，NDIR传感器甚至允许同时存在两种可燃气体时，可以检测其中一种可燃气体组分。尽管当用户无法确定气体混合物是否易燃时，的确存在一定限制。与其它可用类型的传感器不同，IR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FID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。尽管如此，先进的红外传感器现在可以进行压力和温度补偿，这意味着这种耐用且可靠的传感器劣势已经最小化。IR传感器现在被选为甲烷和其他工业和环境相关气体的探测方法。

Edinburgh Sensors公司Gascard NG实现可靠的气体探测

图2 Edinburgh Sensors的Gascard NG（Edinburgh Sensors是高品质气体传感解决方案的领先供应商，提供全系列的NDIR传感器，可用于二氧化碳、一氧化碳和甲烷的可靠探测）据麦姆斯咨询介绍，Gascard NG是种可被原始设备制造商（OEM）简单地集成到各种系统中的气体传感器，能够可靠且准确地计算二氧化碳、一氧化碳和甲烷气体浓度。一些红外传感器会受到压力或温度的影响，但Gascard NG采用了强大的压力和温度校正功能，以确保在各种环境中获得准确的结果。Gascard NG可用于各种研究、环境和工业应用中的甲烷探测，包括污染监测、农业研究、化学加工等等。

可燃气体探测器可以检测哪些气体？

可燃气体检测仪按照不同的检测原理，可以检测不同的气体。

催化燃烧原理：催化燃烧式气体传感器是利用催化燃烧的热效应原理，在一定温度条件下，可燃气体在检测元件载体表面及催化剂的作用下发生无焰燃烧，输出一个与可燃气体浓度成正比的电信号。通过测量铂丝的电阻变化的大小，就知道可燃性气体的浓度。主要用于可燃性气体的检测，具有输出信号线性好，指数可靠，价格便宜，不会与其他非可燃性气体发生交叉感染。所检测的气体包括几乎所有碳氢化合物。

半导体原理：半导体气体传感器是利用半导体气敏元件作为敏感元件的气体传感器，是最常见的气体传感器，广泛应用于家庭和工厂的可燃气体泄露检测装置，适用于甲烷、天然气、液化气、氢气等的检测。

各种气体检测仪

可燃气体泄漏探测器可以检测平时常见的哪些气体?

可燃气体泄漏探测器可以检测出氢气（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）、乙烯（C2H4）、丙烯（C3H6）、丁烯（C4H8）、乙炔（C2H2）、丙炔（C3H4）、丁炔（C4H6）、磷化氢等。

检测甲烷的便携式气体探测仪可以用来检测氢气吗?

一般的便携式气体检测仪可检测的气体

1.可燃性气体

氢气（H2），一氧化碳（CO），甲烷（CH4），乙烷（C2H6），丙烷（C3H8），丁烷（C4H10），乙烯（C2H4），丙烯（C3H6），丁烯（C4H8），乙炔（C2H2），丙炔（C3H4），丁炔（C4H6），硫化氢（H2S），磷化氢（PH3）等多种可燃易燃气体。

2.有毒有害气体

氯，氨，氮氧化物，光气，氟化氢，二氧化硫，三氧化硫，硫酸二甲酯，氮气，甲烷，乙烷，乙烯，一氧化碳，硝基苯的蒸气，氰化氢，硫化氢等各种对人体有害的有毒气体。

便携式甲烷检测仪有何功用？如何正确使用？

便携式甲烷检测仪由控制器、探测器、信号电缆等组成，常见的便携式沼气检测仪如图5-8、图5-9所示。

图5-8 GASBOARD-3200P型沼气检测仪

图5-9 XN-Ⅱ型沼气甲烷成分测量仪

XN-Ⅱ型沼气甲烷成分测量仪是根据市场的实际需求而设计的测定沼气所含甲烷百分比浓度的一种简易测量仪器。产品采用了灵敏度高、线性度好的气敏传感器，简化了电路设计，整机操作方便，读数直观，维修便利，可靠性高，价格便宜，可广泛适用于广大农村沼气用户测定沼气中的甲烷含量。XN-Ⅱ型沼气甲烷成分测量仪具有使用寿命长、不易损坏、灵敏度高、稳定性强、功耗低等优点，其主要技术参数见表5-3。

表5-3 XN-Ⅱ型沼气甲烷成分测量仪主要技术参数

（1）XN-Ⅱ型沼气甲烷成分测量仪的正确使用方法

①零点校正。先打开底部测量气室的塑料盖，让新鲜空气充满测量气室约10分钟后，接通“电源”开关，此时面板上“测量”指示灯“绿灯”亮。调整“零点校准”电位器，使表面指示000.0。将选择开关置于“测量”位置。

②满度校准。选择开关置于“满度校准”位置，调整“满度校准”电位器，使表面读数为050.0。将选择开关置于“测量”位置，检查零点是否正确，如有偏差，可再调整“零点校准”电位器，使得表面读数为000.0。

③测量。盖上测量气室塑料盖，将沼气输出塑料管接到测量气室进口嘴上，将沼气缓缓送入测量气室内，等到测量气室内均匀充满沼气时，关闭沼气阀门输出，此时数字表显示一个稳定的读数，即为沼气中含甲烷百分比的读数。

④测量结束后，拆除沼气输出塑料管，打开背部气室塑料盖，让气室内气体更换为新鲜空气，让表面读数逐渐恢复到000.0读数，如有误差，再重复进行“零点校准”和“满度校准”步骤，等待下一次测量。

⑤充电。蓄电瓶用了一段时间后（连续工作24小时时），必须对蓄电瓶进行充电，可将充电电源线插头插入220伏交流电网上，“充电”指示灯红灯亮，表示充电电路已对蓄电瓶进行充电，此时，测量仪仍可进行测量工作，一般情况下，连续充电12小时后即可。

⑥欠压指示。若测量仪长时间工作后，未能及时充电，电瓶处于亏电状态，仪器面板右上角“欠压”黄色指示灯亮，此时电瓶电压已接近（或低于）5伏，指示仪器必须充电，否则将影响电瓶使用寿命。

（2）XN-Ⅱ型沼气甲烷成分测量仪在使用中的注意事项

①气敏传感器的使用要求。该测量仪必须有足够的预热老化时间（10分钟），以保证测量仪的“零点”有足够的稳定性，老化时间越长越稳定。因此，要求在每一次测量前必须进行“零点校准”和“满度校准”。

②“校零”前必须更换气室气体，让气体内充满新鲜空气，以保证“校零”准确。

③搁置不用后必须每月对蓄电瓶进行一次充电，以保证蓄电瓶的使用寿命，并保证测量仪能正常工作。

④测量仪应该放置在平稳、干燥无腐蚀性可燃性气体的环境下，尽量避免雨淋、暴晒、震动和冲击。

⑤将电源开关打开，按下底部按钮即接通测量仪电源，数字表面有相应数字显示。蓄电瓶有自我保护功能，即从接通供电线路时起，约40分钟左右电源电路自动关闭，需重新按动一次启动按钮才可继续进行测量。测量结束后必须关闭电源开关。

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