紅外原理探測(cè)器的工作原理

很多可燃?xì)怏w在光的電磁波譜的紅外區(qū)都具有吸收帶，而很多年以來(lái)，紅外吸收的原理就已經(jīng)是一種實(shí)驗(yàn)室分析工具了。然而，自20世紀(jì)80年代以來(lái)，電子學(xué)和光學(xué)的發(fā)展使得設(shè)計(jì)一種電源足夠低、體積較小的設(shè)備變?yōu)榭赡?，從而使得可以將該技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)氣體探測(cè)產(chǎn)品。這些傳感器較之于燃燒式傳感器，具有一些重要的優(yōu)勢(shì)。其響應(yīng)速度非常快（一般少于10秒），維護(hù)價(jià)格低，核對(duì)簡(jiǎn)單，使用了現(xiàn)代微處理器控制設(shè)備的自檢設(shè)備。它們還可被設(shè)計(jì)成不受任何已知“毒物”的影響，并且非?？煽?，且可在惰性大氣、各種環(huán)境溫度、壓力及濕度狀態(tài)中成功作業(yè)。

一般而言，傳統(tǒng)的氣體泄漏探測(cè)方法是點(diǎn)探測(cè)，使用一些單個(gè)傳感器覆蓋一個(gè)區(qū)域或周邊。然而，近些年來(lái)，市場(chǎng)上已經(jīng)可以買(mǎi)到一些使用寬光束（或開(kāi)路）的紅外和激光技術(shù)的儀表，這些光束可以覆蓋好幾百米的距離。早期的開(kāi)路設(shè)計(jì)一般用于補(bǔ)足點(diǎn)探測(cè)，然而，其的第三代儀器卻經(jīng)常被用為主要的探測(cè)方法。已經(jīng)獲得相當(dāng)成功的典型應(yīng)用包括FPSO、碼頭、裝料站／卸貨碼頭、管道、周邊監(jiān)測(cè)、海上鉆井平臺(tái)及LNG（液化天然氣）儲(chǔ)存區(qū)域。

早期設(shè)計(jì)采用了雙波長(zhǎng)光束，*條光束波長(zhǎng)與目標(biāo)氣體吸收帶的峰值相一致，第二條參考光束則位于一個(gè)未被吸收的區(qū)域附近。儀器持續(xù)地對(duì)兩個(gè)通過(guò)大氣傳送的信號(hào)進(jìn)行比較，這兩個(gè)信號(hào)的傳送是通過(guò)向后反射器向后散射的射線，在更新的設(shè)計(jì)中更常見(jiàn)的，通過(guò)單個(gè)傳送器和接收器。這兩個(gè)信號(hào)比例的任何改變都是通過(guò)氣體測(cè)量的。然而，該設(shè)計(jì)對(duì)來(lái)自霧中的干擾非常敏感，因?yàn)椴煌?lèi)型的霧可以提高或降低信號(hào)比例，并因此而錯(cuò)誤地顯示一個(gè)偏向高刻度的氣體讀數(shù)／報(bào)警或偏向低刻度的氣體讀／故障。的第三代產(chǎn)品設(shè)計(jì)使用了雙帶通濾波器，該濾波器具有兩個(gè)參考波長(zhǎng)（樣品波長(zhǎng)的兩比邊各一個(gè)），*彌補(bǔ)了所有類(lèi)型的來(lái)自霧和雨的干擾。在原有設(shè)計(jì)中的一些相關(guān)問(wèn)題,已經(jīng)通過(guò)使用共軸光學(xué)設(shè)計(jì)消除由于光束部分被遮住而引起的錯(cuò)誤報(bào)警而得到克服，而對(duì)脈沖氙燈和固態(tài)檢波器的使用，則使儀器從整體上對(duì)日光或其他放射源如火炬煙囪、電弧焊或閃電等所產(chǎn)生的干擾具有免疫作用。

開(kāi)路探測(cè)器設(shè)計(jì)上測(cè)量了光束內(nèi)的總氣體分子數(shù)（即氣體數(shù)量）。這個(gè)值不同于在單點(diǎn)處所給出的通常濃度，且因此是在LEL儀表上表示出來(lái)的。