近100年來，催化燃燒式（又稱為催化珠式）傳感器一直是眾所周知的高科技產(chǎn)物下的“煤礦里的金絲雀”（17世紀(jì)時(shí)，礦井工作者依靠金絲雀作為防備井下有害氣體和污染物的報(bào)警系統(tǒng)）。該傳感器可用于提醒處于潛在爆炸性環(huán)境下的工人，特別是在采礦、天然氣和石油行業(yè)，關(guān)于可燃性氣體的危險(xiǎn)警戒線。20世紀(jì)60年代，科學(xué)家們又引入了非分散紅外探測器（nondispersive infrared detector，NDIR）。雖然這兩類傳感器都使?jié)撛谖ｋU(xiǎn)性作業(yè)環(huán)境變得更加安全，并且每年都在不斷改進(jìn)，但近期可燃?xì)怏w傳感器技術(shù)又實(shí)現(xiàn)了重大突破。

催化燃燒式傳感器簡述

催化燃燒式傳感器一直沿用至今的原因之一是它幾乎可檢測所有的可燃性氣體。即使在今天，催化燃燒式傳感器作為一樣商品仍然占據(jù)了60%的市場份額。為什么有這么強(qiáng)大的占有量？因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下，如果維護(hù)得當(dāng)，催化燃燒式傳感器是非常可靠的。

“催化燃燒式傳感器可感應(yīng)到任何可燃?xì)怏w，而且相對(duì)便宜。”RAE Systems的聯(lián)合創(chuàng)始人兼?zhèn)鞲衅骷夹g(shù)專家Peter Hsi博士說道。然而，催化燃燒型傳感器也有一些缺點(diǎn)，最重要的一點(diǎn)是它們?nèi)菀字卸尽！斑@類傳感器容易被硅、硫和其它一些化合物造成催化劑中毒，從而縮短其使用壽命。”常駐加州圣何塞（San Jose, California）的Hsi博士解釋道。

即使在硅、鉛或磷酸鹽含量較低的環(huán)境中，傳感器仍然會(huì)有退化的風(fēng)險(xiǎn)，并最終導(dǎo)致無法準(zhǔn)確檢測氣體的存在。在可燃?xì)怏w高度集中的情況下，催化燃燒式傳感器會(huì)迅速損毀，停止工作。更重要的是，催化燃燒式傳感器無法在低氧環(huán)境下工作，包括在有限的狹窄空間內(nèi)。想要了解催化燃燒式傳感器是否無法正常工作的唯一方法是通過測試，如果沒有嚴(yán)格的常規(guī)測試流程，人員安全則可能會(huì)受到威脅。

圖1：催化燃燒式傳感器價(jià)格低廉，但運(yùn)行功耗高

催化燃燒式傳感器目前面臨的其它挑戰(zhàn)還包括需要設(shè)置參數(shù)來精確測量特定氣體，以及無法精確測量可燃?xì)怏w的混合物。由于催化燃燒式傳感器運(yùn)行功耗比較高，至少70到100毫安，所以應(yīng)用催化燃燒式傳感器的便攜式探測器還會(huì)受到電池壽命的限制。

非分散紅外（NDIR）傳感器

與催化燃燒式傳感器一樣，NDIR傳感器近幾十年來在作業(yè)環(huán)境安全和氣體檢測方面發(fā)揮了重要作用。當(dāng)催化燃燒式傳感器不適合使用時(shí)，NDIR傳感器則是另一項(xiàng)可靠的選擇。與催化燃燒式傳感器不同，NDIR傳感器不需要頻繁的重新校準(zhǔn)，而且它們不易中毒。

“與催化燃燒式傳感器相比，它們的壽命也更長，通常是一到兩年，最長可達(dá)到三到五年。”Hsi博士說道。由于NDIR傳感器也能夠檢測低氧環(huán)境中的氣體，因此在催化燃燒式傳感器無效的情況下更能發(fā)揮作用。它們比催化燃燒式傳感器的功耗低得多，即使暴露在濃縮氣體中，也不會(huì)損毀。

圖2：NDIR傳感器可以檢測單一氣體

NDIR傳感器面臨的挑戰(zhàn)之一是它們無法檢測氫氣，而氫氣是許多采礦、天然氣和石油環(huán)境中一種重要且具有潛在危險(xiǎn)的氣體。由于NDIR傳感器可以被調(diào)整為僅精確檢測單一氣體，所以當(dāng)在混合氣體環(huán)境中，它們可能就無效了。最后，由于NDIR傳感器所需的技術(shù)復(fù)雜且具有專有性，從而導(dǎo)致運(yùn)行成本也很高。

最新技術(shù)改進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)品

最新研究解決了催化燃燒式傳感器和NDIR傳感器固有的一些問題，并結(jié)合了兩者的最佳特性。例如，NevadaNano最新設(shè)計(jì)的傳感器可以測量易燃?xì)怏w混合物的濃度，并將檢測到的氣體和混合物分為氫氣、甲烷或輕/中/重氣體。“MPS可燃?xì)怏w傳感器可以識(shí)別出存在何種可燃?xì)怏w。”Hsi博士說，“它體積更小，成本也更低。”

“我們研發(fā)了MPS可燃?xì)怏w傳感器，以解決催化燃燒式和NDIR可燃?xì)怏w傳感器的局限性。” NevadaNano的營銷和市場副總裁Mark Brandemuehl說道。通過單次校準(zhǔn)，新型MPS可燃?xì)怏w傳感器可精確測量12種氣體，多年來一直能夠提供穩(wěn)定可靠的結(jié)果。該傳感器還可以安裝在固定和便攜式應(yīng)用中。

圖3：NevadaNano的MPS傳感器采用單次校準(zhǔn)對(duì)多種爆炸性氣體進(jìn)行檢測和分類

“可燃?xì)怏w傳感器的關(guān)鍵作用是，當(dāng)單一氣體或混合氣體的含量水平變得不安全時(shí)，能夠可靠地向工人發(fā)出警報(bào)。”Brandemuehl說，“我們相信MPS可燃?xì)怏w傳感器的功能和可靠性可以為工人作業(yè)安全設(shè)定新的標(biāo)準(zhǔn)。”