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目前常用的可燃氣體在線檢測的固定式探測器常用的有催化燃燒式、紅外吸收式等。近年來，隨著窄線寬半層體激光器技術(shù)的快速發(fā)展，使得激光光譜吸收技術(shù)得到了廣泛應用。該技術(shù)可實現(xiàn)對可燃氣體，特別是對于甲烷，能夠快速、準確、實時監(jiān)測。目前這一新興技術(shù)陸續(xù)在國內(nèi)天然氣站場進行了現(xiàn)場應用。

原理

1、催化燃燒式

催化燃燒式是采用惠斯頓電橋模式，當檢測到可燃氣體時氫氣探測器，氣體在催化劑的作用下進行無焰燃燒，使元件升溫，導致電阻發(fā)生變化使得電橋不平衡，此時電橋的輸出信號與可燃氣體的濃度成線性關(guān)系，進行轉(zhuǎn)化就可測出可燃氣體的濃度。

2、紅外吸收式

紅外吸收式主要原理是由于各種氣體對不同波長紅外輻射的吸收程度各不相同，因此有對應于不同的吸收光譜，而每種氣體在光譜中，對特定波長的光有較強的吸收，那么通過檢測氣體對該波長的光的強度的影響，便可以確定氣體的成分及濃度。由于甲烷在中紅外波段3.3μm處吸收較好，因此一般選擇此波段作為檢測光源。

3、激光吸收光譜式

激光吸收光譜式原理也是針對在于光譜選擇和吸收帶的不同，利用光纖及光纖器件對光束進行遠距離傳輸和多點分布式探測。針對甲烷，目前基本根據(jù)HITRAN數(shù)據(jù)庫選擇近紅外1.65μm波段作為光源，該波段的甲烷吸收強而且在吸收線左右各0.5nm范圍內(nèi)沒有其他氣體，避免了其它氣體吸收譜線的交叉干擾。

性能對比

將三種不同原理的可燃氣體探測器進行對比，主要對其性能指標進行測試，針對示值誤差、響應時間、穩(wěn)定性、漂移、抗水汽干擾性等幾部分內(nèi)容。

1、誤差測試

主要對示值進行誤差測試。測試方式，首先對探測器進行零點校準和量程調(diào)試，然后分別對15%、45%、75%的標準氣體物質(zhì)進行檢測，記錄探測器檢測穩(wěn)定示值，重復測量5次，取其平均值作為探測器各點示值。

2、反應測試

主要對探測器響應時間進行測試。測試方式，首先對探測器進行零點校準和量程調(diào)試，對60%濃度的標準氣體物質(zhì)進行檢測氫氣探測器，待探測器讀數(shù)穩(wěn)定后，停止檢測，讓探測器自然回零，再次進行氣體檢測新型氣體報警器，同時啟動計時器氫氣探測器，記錄示值升至穩(wěn)定的時間。

3、穩(wěn)定性測試

主要對探測器重復檢測的穩(wěn)定性。測試方式，首先對探測器進行零點校準和量程調(diào)試，對60%濃度的標準氣體物質(zhì)進行檢測甲苯報警器，記錄探測器穩(wěn)定示值，停止檢測，讓探測器回零。間隔5分鐘再次進行氣體檢測，重復上述操作6次，對記錄的數(shù)據(jù)進行分析。

4、漂移測試

主要對探測器零點漂移和量程漂移進行測試。測試方式，首先對探測器進行零點校準和量程調(diào)試。然后對60%濃度的標準氣體物質(zhì)進行檢測，待讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄探測器示值，讓探測器自然歸零。每間隔1h重復上述步驟一次氫氣探測器，進行6次氫氣探測器，同時讀取探測器顯示值并按照公式計算漂移和量程漂移。

5、抗干擾性測試

此次選用水蒸氣對三種儀器進行干擾測試。將燒至沸騰的開水分別放在各探測器的下方，觀察讀數(shù)的變化，記錄下有讀數(shù)時所用的時間。

結(jié)論

通過對比分析，基于激光吸收光譜技術(shù)的可燃氣體探測器總體性能指標優(yōu)于紅外吸收式和催化燃燒式，其中在示值誤差、抗水汽干擾方面的優(yōu)勢尤為明顯，激光探測器的示值誤差平均比其他兩種類型探測器的示值誤差小5倍，不易受水汽干擾，但費用較高。

選擇

在可燃性氣體甲烷傳感器的選擇上，需根據(jù)具體情況進行分析，如恒星物聯(lián)催化燃燒的探測器，成本低，響應快，能耗低，使用壽命長、運行穩(wěn)定、全自動化控制，適合處理高溫、高濃度、連續(xù)性產(chǎn)生的有機廢氣檢測；開放式閥室、大型空間等區(qū)域泄漏，激光吸收光譜技術(shù)的可燃氣體檢測更加適用。

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