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致力于遏制全球變暖的一種新型紅外甲烷傳感器

2022-05-12 14:58:28

致力于遏制全球變暖的一種新型紅外甲烷傳感器

 


      氣候變化以及控制和減少空氣污染因其對環(huán)境和健康的長期影響而在全球越來越受到關注,。新冠狀病毒大流行提高了人們對環(huán)境以及我們的行為和活動對周圍世界的影響的認識。污染對環(huán)境和我們的健康有直接性的重大影響,。造成室內空氣質量差的污染與許多健康問題有關,，如肺病、心臟病和中風,。


雖然其中一些污染物氣體有自然來源,，但環(huán)境污染的主要來源是人類活動造成的,，如化石燃料的生產(chǎn)和使用,、廢物處理,、農(nóng)業(yè)、交通和工業(yè)加工,。集約化農(nóng)業(yè)的影響對環(huán)境有重大影響，如熱帶雨林植過度砍伐被夷為平地,，人們轉而放牧,，同時還會造成環(huán)境破,。


世界各國政府正開始形成立法框架,，以控制并隨后減少導致氣候變化和污染氣體排放的活動,。越來越多國家已將溫室氣體減排的重點放在甲烷上,。美國拜登政府在10月11日宣布,，32個國家已加入美國的行列,，承諾減少甲烷排放。除美國和歐盟國家外,，還包括加拿大,、印度尼西亞、巴基斯坦,、墨西哥,、尼日利亞、阿根廷和伊拉克這些國家,。在立法的基礎上，必須有一種監(jiān)測污染物氣體的有效方法，具有足夠的保真度和專一性,，以便能夠查明來源并采取行動加以控制,。監(jiān)測這些污染源的排放成為控制和減少空氣污染的第一步和關鍵步驟。


天然氣主要是甲烷,，是家庭和工業(yè)的主要能源。它不僅是全球變暖的一個因素,，由于爆炸的風險，它也有潛在的危險,。


在所有情況下,，我們都非常希望有一種精確、低成本,、低功耗,、緊湊的傳感器，能夠在不需要昂貴基礎設施的情況下部署,。這意味著需要無線連接設備,，適合長期無人看管的電池供電，可以在靠近氣源的高度本地化的方式使用,。


目前已有幾種測量甲烷的技術,，但由于成本、尺寸和電力需求等原因,，沒有一種技術適合大規(guī)模部署?；跉庀嗌V和質譜的產(chǎn)品體積大,，價格昂貴;電化學傳感器體積小，但壽命有限,，通常反應緩慢;而基于激光的光譜學產(chǎn)品體積小,，但價格昂貴，耗電量大。其他的技術,，如射石,，是經(jīng)濟有效的，但很容易中毒,，消耗太多的電力,，必須定期更換。


對于氣體傳感解決方案,，解決這個問題的方法是開發(fā)一種超低功率甲烷傳感器,，適用于電池供電設備。這是通過兩項前端技術實現(xiàn)的;超亮發(fā)光二極管(led)和非色散紅外(NDIR)擴散技術,。


      甲烷傳感器設計架構開發(fā)甲烷傳感器體系結構的主要目標是克服兩個問題,，一個如上所述，減輕水蒸氣對測量精度的影響,，另一個是消除漂移,，這是所有NDIR傳感器固有的問題。用雙通道結構,，一個作為主信號通道,，另一個作為參考通道，用于測量測量氣體的傳感器特性,。

光源LED經(jīng)過光譜濾波,，以消除由于水的存在而在主信號通道中被吸收而產(chǎn)生的串擾的影響。參考通道探測器檢測由水和甲烷氣體引起的信號,。通過比較信號通道和參考通道的信號,，即使目標氣體中的非凝結濕度非常高，也可以消除水對甲烷測量的影響,。


這種架構也在很大程度上消除了單通道NDIR傳感器固有的基線漂移,。雖然所有的GSS傳感器都在工廠進行了多個濃度水平的精度校準，但在使用中,，傳感器的基準參考水平會由于光學表面的變化,、傳感器內污垢的積累和其他降解而發(fā)生變化。傳感器參考電平的變化可以用一個稱為置零的過程來抵消,。這會將傳感器復位到一個定義的濃度水平,。


甲烷傳感器設計目標GSS以提供超低功耗紅外傳感器而聞名，能夠集成到電池供電的無線連接環(huán)境監(jiān)測器中,，無需用戶干預即可運行數(shù)年,。這種低功率傳感器方面的專業(yè)知識直接影響了新型甲烷傳感器的開發(fā)。利用超亮調諧led,，超高效率的光學測量室和驅動電子,，新的傳感器結合了優(yōu)異的功耗和卓越的精度,，不僅在環(huán)境條件下，而且在現(xiàn)場設備通常經(jīng)歷的真實環(huán)境范圍內,。

 

 

FlameIR-ME1


       GSS FlameIR-ME1 CH4傳感器幾乎在瞬間打開并開始測量,，初始讀數(shù)在1.28秒內報告。雖然主動傳感器的功耗已經(jīng)處于前沿水平,，但通過對設備進行功率循環(huán),，即暫時打開設備進行測量，然后在此期間關閉電源,，可以顯著降低平均功耗,。這種策略通常用于氣體濃度變化相對較慢的無線連接和電池供電監(jiān)測應用。


新的傳感器將在工廠對甲烷進行校準,，但也可以重新校準,，以測量其他易燃氣體混合物。無論選擇何種校準,，傳感器都可以完全自主地通過數(shù)字接口或使用模擬輸出發(fā)送測量值。該傳感器不需要在使用中校準,。然而,，每年的基線設置可能需要根據(jù)用戶的精度要求。甲烷傳感器的應用基于LED的甲烷傳感器在許多應用中都具有突破性的性能,。它功耗低,、響應時間快，適合于穿戴式安全監(jiān)測設備,。


對于需要長期無人操作的遠程泄漏檢測系統(tǒng),，新型甲烷傳感器是新一代無線電池供電設備的理想匹配。在廣泛的現(xiàn)實環(huán)境條件下,，優(yōu)越的測量精度使用戶能夠保證部署傳感器時得到數(shù)據(jù)的完整性英國GSS

 

甲烷傳感器 CH4傳感器 FlameIR-ME1 特點：

固態(tài)NDIR LED光學技術

0.01%的典型測量精度

超低功耗,，一般平均小于5mW

高度壓力補償

模擬或數(shù)字CH4測量

I2C或UART數(shù)字接口

內置零點跟蹤和自動校準

實時溫度校正