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(cè)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(jiǎn)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(cè)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(chǎng)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(cè)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(cè)試，如果沒有嚴(yán)格的常規(guī)測(cè)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(cè)量特定氣體，以及無法精確測(cè)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(cè)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(cè)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(zhǎng)，通常是一到兩年，最長(zhǎng)可達(dá)到三到五年。”Hsi博士說道。由于NDIR傳感器也能夠檢測(cè)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(cè)單一氣體

NDIR傳感器面臨的挑戰(zhàn)之一是它們無法檢測(cè)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(cè)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(cè)量易燃?xì)怏w混合物的濃度，并將檢測(cè)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(yíng)銷和市場(chǎng)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(cè)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(cè)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)。”