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目前常用的可燃?xì)怏w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(yīng)用。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對可燃?xì)怏w，特別是對于甲烷，能夠快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)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(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)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(dāng)檢測到可燃?xì)怏w時(shí)氫氣探測器，氣體在催化劑的作用下進(jìn)行無焰燃燒，使元件升溫，導(dǎo)致電阻發(fā)生變化使得電橋不平衡，此時(shí)電橋的輸出信號與可燃?xì)怏w的濃度成線性關(guān)系，進(jìn)行轉(zhuǎn)化就可測出可燃?xì)怏w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(yīng)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(qiáng)的吸收，那么通過檢測氣體對該波長的光的強(qiáng)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(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸和多點(diǎn)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(qiáng)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?xì)怏w探測器進(jìn)行對比，主要對其性能指標(biāo)進(jìn)行測試，針對示值誤差、響應(yīng)時(shí)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(jìn)行誤差測試。測試方式，首先對探測器進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和量程調(diào)試，然后分別對15%、45%、75%的標(biāo)準(zhǔn)氣體物質(zhì)進(jìn)行檢測，記錄探測器檢測穩(wěn)定示值，重復(fù)測量5次，取其平均值作為探測器各點(diǎn)示值。

2、反應(yīng)測試

主要對探測器響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行測試。測試方式，首先對探測器進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和量程調(diào)試，對60%濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體物質(zhì)進(jìn)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(jìn)行氣體檢測新型氣體報(bào)警器，同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器氫氣探測器，記錄示值升至穩(wěn)定的時(shí)間。

3、穩(wěn)定性測試

主要對探測器重復(fù)檢測的穩(wěn)定性。測試方式，首先對探測器進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和量程調(diào)試，對60%濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體物質(zhì)進(jìn)行檢測甲苯報(bào)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(jìn)行氣體檢測，重復(fù)上述操作6次，對記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

4、漂移測試

主要對探測器零點(diǎn)漂移和量程漂移進(jìn)行測試。測試方式，首先對探測器進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和量程調(diào)試。然后對60%濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體物質(zhì)進(jìn)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(fù)上述步驟一次氫氣探測器，進(jìn)行6次氫氣探測器，同時(shí)讀取探測器顯示值并按照公式計(jì)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(jìn)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(shí)所用的時(shí)間。

結(jié)論

通過對比分析，基于激光吸收光譜技術(shù)的可燃?xì)怏w探測器總體性能指標(biāo)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(fèi)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(jìn)行分析，如恒星物聯(lián)催化燃燒的探測器，成本低，響應(yīng)快，能耗低，使用壽命長、運(yùn)行穩(wěn)定、全自動(dòng)化控制，適合處理高溫、高濃度、連續(xù)性產(chǎn)生的有機(jī)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?xì)怏w檢測更加適用。

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