近100年来，催化燃烧式（又称为催化珠式）传感器一直是众所周知的高科技产物下的“煤矿里的金丝雀”（17世纪时，矿井工作者依靠金丝雀作为防备井下有害气体和污染物的报警系统）。该传感器可用于提醒处于潜在爆炸性环境下的工人，特别是在采矿、天然气和石油行业，关于可燃性气体的危险警戒线。20世纪60年代，科学家们又引入了非分散红外探测器（nondispersive infrared detector，NDIR）。虽然这两类传感器都使潜在危险性作业环境变得更加安全，并且每年都在不断改进，但近期可燃气体传感器技术又实现了重大突破。

 

    催化燃烧式传感器简述

 

    催化燃烧式传感器一直沿用至今的原因之一是它几乎可检测所有的可燃性气体。即使在今天，催化燃烧式传感器作为一样商品仍然占据了60%的市场份额。为什么有这么强大的占有量？因为大多数情况下，如果维护得当，催化燃烧式传感器是非常可靠的。

 

    “催化燃烧式传感器可感应到任何可燃气体，而且相对便宜。”RAE Systems的联合创始人兼传感器技术专家Peter Hsi博士说道。然而，催化燃烧型传感器也有一些缺点，最重要的一点是它们容易中毒。“这类传感器容易被硅、硫和其它一些化合物造成催化剂中毒，从而缩短其使用寿命。”常驻加州圣何塞（San Jose, California）的Hsi博士解释道。

 

    即使在硅、铅或磷酸盐含量较低的环境中，传感器仍然会有退化的风险，并最终导致无法准确检测气体的存在。在可燃气体高度集中的情况下，催化燃烧式传感器会迅速损毁，停止工作。更重要的是，催化燃烧式传感器无法在低氧环境下工作，包括在有限的狭窄空间内。想要了解催化燃烧式传感器是否无法正常工作的唯一方法是通过测试，如果没有严格的常规测试流程，人员安全则可能会受到威胁。

 

图1：催化燃烧式传感器价格低廉，但运行功耗高

 

    催化燃烧式传感器目前面临的其它挑战还包括需要设置参数来精确测量特定气体，以及无法精确测量可燃气体的混合物。由于催化燃烧式传感器运行功耗比较高，至少70到100毫安，所以应用催化燃烧式传感器的便携式探测器还会受到电池寿命的限制。

 

    非分散红外（NDIR）传感器

 

    与催化燃烧式传感器一样，NDIR传感器近几十年来在作业环境安全和气体检测方面发挥了重要作用。当催化燃烧式传感器不适合使用时，NDIR传感器则是另一项可靠的选择。与催化燃烧式传感器不同，NDIR传感器不需要频繁的重新校准，而且它们不易中毒。

 

    “与催化燃烧式传感器相比，它们的寿命也更长，通常是一到两年，最长可达到三到五年。”Hsi博士说道。由于NDIR传感器也能够检测低氧环境中的气体，因此在催化燃烧式传感器无效的情况下更能发挥作用。它们比催化燃烧式传感器的功耗低得多，即使暴露在浓缩气体中，也不会损毁。

 

图2：NDIR传感器可以检测单一气体

 

    NDIR传感器面临的挑战之一是它们无法检测氢气，而氢气是许多采矿、天然气和石油环境中一种重要且具有潜在危险的气体。由于NDIR传感器可以被调整为仅精确检测单一气体，所以当在混合气体环境中，它们可能就无效了。最后，由于NDIR传感器所需的技术复杂且具有专有性，从而导致运行成本也很高。

 

    最新技术改进传统产品

 

    最新研究解决了催化燃烧式传感器和NDIR传感器固有的一些问题，并结合了两者的最佳特性。例如，NevadaNano最新设计的传感器可以测量易燃气体混合物的浓度，并将检测到的气体和混合物分为氢气、甲烷或轻/中/重气体。“MPS可燃气体传感器可以识别出存在何种可燃气体。”Hsi博士说，“它体积更小，成本也更低。”

 

    “我们研发了MPS可燃气体传感器，以解决催化燃烧式和NDIR可燃气体传感器的局限性。” NevadaNano的营销和市场副总裁Mark Brandemuehl说道。通过单次校准，新型MPS可燃气体传感器可精确测量12种气体，多年来一直能够提供稳定可靠的结果。该传感器还可以安装在固定和便携式应用中。

 

图3：NevadaNano的MPS传感器采用单次校准对多种爆炸性气体进行检测和分类

 

    可燃气体传感器的关键作用是，当单一气体或混合气体的含量水平变得不安全时，能够可靠地向工人发出警报。”Brandemuehl说，“我们相信MPS可燃气体传感器的功能和可靠性可以为工人作业安全设定新的标准。

 

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