甲烷气体传感器是什么
2024-04-19 10:51:18 792
一、甲烷是什么气体
甲烷是一种强温室气体，是最简单的烃，国标编号21007，CAS号74-82-8，无色无味气体，分子量16.04，蒸汽压53.32kPa/-168.8℃，闪点-188℃，熔点-182.5℃，沸点-161.5℃，微溶于水，溶于醇、乙醚，相对密度（空气=1）0.55，危险标记4，易燃。
全球甲烷排放主要来源于人类活动，如农业、油气行业、煤炭行业、废物处理等，以及自然过程，如湿地、沼泽等。联合国政府间气候变化专门委员会第六次评估报告显示，全球人为甲烷排放量约占人为温室气体净排放量的1/5，其中油气行业甲烷排放量约占人为甲烷排放量的1/5。
甲烷是全球第二大温室气体，具有增温潜势高、寿命短的特点，是比二氧化碳更强效的温室气体。遏制甲烷排放是应对气候变化的关键，因为它的增温潜力比二氧化碳大得多：以20年为计算周期，其增温效应比二氧化碳高出80倍。
同时，与二氧化碳可以在大气中停留数百年不同，甲烷在大气中的寿命要短得多，约为10年。这意味着解决甲烷问题将对减缓全球变暖产生更直接的影响。
二、如何检测甲烷气体
最新出台的甲烷控排方案表示，中国甲烷控排工作起步晚，基础弱，《方案》把加强甲烷的监测核算报告和核查体系建设作为首项重点任务，同时进一步加强相关的标准技术规范的制定，夯实数据基础等任务，逐步提高提升中国甲烷控排的基础能力。
一般来说，环境中甲烷气体的浓度很低，对其进行检测需要高精度的仪器设备，气相色谱法和吸收光谱法是常用的两种测定方法。在气相色谱法分析中，利用甲烷分子没有电极性和分子量较小等特征，在色谱柱中将甲烷与其他气体分离以达到检测目的吸收光谱法则利用甲烷分子特有的吸收波段(中心波长1.65微米)，通过样品对该波段的吸收量来计算其甲烷含量。无论是气相色谱法还是吸收光谱法，甲烷检测精度均可达1 ppb以上。
甲烷样品的采集技术依据排放源差异会有所不同。
对于稻田、湿地、水体等单位面积排放强度低的排放源，多采用箱法采集。基于涡度相关的观测是一种微气象学的测量方法，采用涡流协方差原理计算气体通过传感器的垂直通量，配合实时甲烷分析仪可实现对排放源的直接、高频 、实时测算。
对于煤矿、输气设备等发生的高浓度甲烷泄漏排放，目前更多地关注其环境中的甲烷浓度变化监测，并结合通气量来测算排放量。在甲烷浓度变化检测方面，除前述的吸收光谱特性外，还可以利用甲烷的热导和热效特性来测定。
总的来说，借助高精度测定仪器及系统设备对各种排放源开展观测是了解其甲烷排放量大小及变化特征最根本的手段。因此，高精度、高分辨率、高性能的甲烷气体传感器在助力环境治理上扮演着十分重要的角色。
三、甲烷气体传感器
甲烷气体传感器是一种专用于检测环境中甲烷（CH₄）浓度的精密电子装置。作为天然气、沼气、煤矿瓦斯等主要成分，甲烷不仅是重要的工业原料，还因其高度可燃性和潜在温室效应而成为关注焦点。甲烷气体传感器的核心功能在于实时、准确、灵敏地捕捉到空气中甲烷的微量变化，及时发出警报或控制指令，预防火灾、爆炸等安全事故，保障人员生命财产安全，以及助力碳排放监测与减排工作。
四、甲烷气体传感器的技术原理
热催化型传感器：基于甲烷在催化剂作用下氧化产生热量的原理，通过检测温度变化来间接衡量甲烷浓度。这类传感器成本较低、响应速度快，但易受环境温度、湿度及其它还原性气体影响，精度与稳定性相对较弱。
半导体型传感器：利用甲烷与传感器表面金属氧化物发生化学反应引起电阻变化的特性来测量甲烷含量。其优点在于体积小巧、功耗低，适用于便携式设备。然而，半导体传感器对环境条件敏感，易受交叉敏感和老化影响，需定期校准。
红外（NDIR）传感器：采用非分光红外（Non-Dispersive Infrared, NDIR）技术，通过测量甲烷对特定红外波段的吸收程度来确定其浓度。NDIR传感器具有高选择性、抗干扰性强、长期稳定性好的特点，尤其适用于需要精确测量的工业场合。
调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）传感器：利用激光二极管发射特定波长的光，穿透待测气体后，根据甲烷分子对该波长的吸收量来精确计算其浓度。TDLAS传感器具有超高灵敏度、快速响应、无交叉敏感性的优点，常用于科研及高端监测应用。
光纤甲烷传感器：基于光波导技术，如光栅、光子晶体光纤等，通过测量甲烷对光信号传输特性的影响来实现气体浓度检测。光纤传感器结构紧凑、抗电磁干扰、耐恶劣环境，且易于实现远程监测和分布式传感网络。
五、甲烷气体传感器的应用场景
矿井安全监测：在煤矿、金矿等地下作业环境中，甲烷传感器是防止瓦斯爆炸的关键设备，实时监控矿井内甲烷浓度，触发警报并联动通风系统，确保工人的生命安全。
油气设施监测：在天然气开采、输送、储存设施以及石油炼化厂中，甲烷传感器监控泄漏风险，防止火灾与爆炸事故，保障设施运行安全与环保合规。
城市燃气管网：嵌入于城市燃气管道、调压站、用户端设备中，甲烷传感器实时监测燃气泄漏，配合智能管理系统，实现快速定位与维修，降低公共安全隐患。
环保与碳排放监测：应用于垃圾填埋场、污水处理厂、农田沼气池等甲烷排放源，甲烷传感器协助量化排放量，支持碳足迹计算与温室气体减排策略制定。
工业过程控制：在化工、食品加工等涉及甲烷使用的行业中，传感器监控生产过程中的甲烷浓度，确保工艺安全，优化能源利用效率。
六、甲烷气体传感器生产批发厂家推荐
合顺红外甲烷气体传感器DSH01M-M50K-JS采用特殊设计和特殊算法，防水性能大大提高，可以在0-98%RH(无凝结)环境下正常工作，最低使用温度延伸到了-25℃，是目前国内外少有的能在民用领域做到-25℃的厂家，进一步丰富了可适用的甲烷限排监测场合。
DSH01M-M50K-JS采用单光源、双通道探测器，实现了双光路参比补偿。用微处理器进行信号采集、处理和输出，实现了环境温度补偿，修正了原理上非线性关系，支持UART、PWM、DA多种通讯方式。满足包括燃气报警器、环境检测、机器人、智能楼宇、智慧厨房等在内的丰富应用场景。
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