致力于遏制全球变暖的一种新型红外甲烷传感器

hb大仁

致力于遏制全球变暖的一种新型红外甲烷传感器

      气候变化以及控制和减少空气污染因其对环境和健康的长期影响而在全球越来越受到关注。新冠状病毒大流行提高了人们对环境以及我们的行为和活动对周围世界的影响的认识。污染对环境和我们的健康有直接性的重大影响。造成室内空气质量差的污染与许多健康问题有关，如肺病、心脏病和中风。

虽然其中一些污染物气体有自然来源，但环境污染的主要来源是人类活动造成的，如化石燃料的生产和使用、废物处理、农业、交通和工业加工。集约化农业的影响对环境有重大影响，如热带雨林植过度砍伐被夷为平地，人们转而放牧，同时还会造成环境破。

世界各国政府正开始形成立法框架，以控制并随后减少导致气候变化和污染气体排放的活动。越来越多国家已将温室气体减排的重点放在甲烷上。美国拜登政府在10月11日宣布，32个国家已加入美国的行列，承诺减少甲烷排放。除美国和欧盟国家外，还包括加拿大、印度尼西亚、巴基斯坦、墨西哥、尼日利亚、阿根廷和伊拉克这些国家。在立法的基础上，必须有一种监测污染物气体的有效方法，具有足够的保真度和专一性，以便能够查明来源并采取行动加以控制。监测这些污染源的排放成为控制和减少空气污染的第一步和关键步骤。

天然气主要是甲烷，是家庭和工业的主要能源。它不仅是全球变暖的一个因素，由于爆炸的风险，它也有潜在的危险。

在所有情况下，我们都非常希望有一种精确、低成本、低功耗、紧凑的传感器，能够在不需要昂贵基础设施的情况下部署。这意味着需要无线连接设备，适合长期无人看管的电池供电，可以在靠近气源的高度本地化的方式使用。

目前已有几种测量甲烷的技术，但由于成本、尺寸和电力需求等原因，没有一种技术适合大规模部署。基于气相色谱和质谱的产品体积大，价格昂贵;电化学传感器体积小，但寿命有限，通常反应缓慢;而基于激光的光谱学产品体积小，但价格昂贵，耗电量大。其他的技术，如射石，是经济有效的，但很容易中毒，消耗太多的电力，必须定期更换。

对于气体传感解决方案，解决这个问题的方法是开发一种超低功率甲烷传感器，适用于电池供电设备。这是通过两项先进技术实现的;超亮发光二极管(led)和非色散红外(NDIR)扩散技术。

       甲烷传感器设计架构开发甲烷传感器体系结构的主要目标是克服两个问题，一个如上所述，减轻水蒸气对测量精度的影响，另一个是消除漂移，这是所有NDIR传感器固有的问题。用双通道结构，一个作为主信号通道，另一个作为参考通道，用于测量测量气体的传感器特性。

光源LED经过光谱滤波，以消除由于水的存在而在主信号通道中被吸收而产生的串扰的影响。参考通道探测器检测由水和甲烷气体引起的信号。通过比较信号通道和参考通道的信号，即使目标气体中的非凝结湿度非常高，也可以消除水对甲烷测量的影响。

这种架构也在很大程度上消除了单通道NDIR传感器固有的基线漂移。虽然所有的GSS传感器都在工厂进行了多个浓度水平的精度校准，但在使用中，传感器的基准参考水平会由于光学表面的变化、传感器内污垢的积累和其他降解而发生变化。传感器参考电平的变化可以用一个称为置零的过程来抵消。这会将传感器复位到一个定义的浓度水平。

甲烷传感器设计目标GSS以提供超低功耗红外传感器而闻名，能够集成到电池供电的无线连接环境监测器中，无需用户干预即可运行数年。这种低功率传感器方面的专业知识直接影响了新型甲烷传感器的开发。利用超亮调谐led，超高效率的光学测量室和驱动电子，新的传感器结合了一流的功耗和卓越的精度，不仅在环境条件下，而且在现场设备通常经历的真实环境范围内。

FlameIR-ME1

       GSS FlameIR-ME1 CH4传感器几乎在瞬间打开并开始测量，初始读数在1.28秒内报告。虽然主动传感器的功耗已经处于领先水平，但通过对设备进行功率循环，即暂时打开设备进行测量，然后在此期间关闭电源，可以显著降低平均功耗。这种策略通常用于气体浓度变化相对较慢的无线连接和电池供电监测应用。

新的传感器将在工厂对甲烷进行校准，但也可以重新校准，以测量其他易燃气体混合物。无论选择何种校准，传感器都可以完全自主地通过数字接口或使用模拟输出发送测量值。该传感器不需要在使用中校准。然而，每年的基线设置可能需要根据用户的精度要求。甲烷传感器的应用基于LED的甲烷传感器在许多应用中都具有突破性的性能。它功耗低、响应时间快，适合于穿戴式安全监测设备。

对于需要长期无人操作的远程泄漏检测系统，新型甲烷传感器是新一代无线电池供电设备的理想匹配。在广泛的现实环境条件下，优越的测量精度使用户能够保证部署传感器时得到数据的完整性英国GSS

甲烷传感器 CH4传感器 FlameIR-ME1 特点：

固态NDIR LED光学技术

0.01%的典型测量精度

超低功耗，一般平均小于5mW

高度压力补偿

模拟或数字CH4测量

I²C或UART数字接口

内置零点跟踪和自动校准

实时温度校正