王智彬， 赵 丹

（山西潞安郭庄煤业有限责任公司， 山西 长治 046100）

引言

甲烷气体检测设备经过多年的发展，产生了多种检测方法，但是大部分设备或方法普遍存在自身缺点，如对高浓度气体不敏感、检测范围小、精度低等。所以需设计研发一种甲烷传感器来提高甲烷气体检测的稳定性、高效性、长久性。当前，国内外在检测气体物质上较为先进的方法普遍采用红外吸收原理，该方法具有抗毒、抗氧化、高稳定性、灵敏度高等优点，在煤矿生产中具有很好的应用前景。

1 红外甲烷探测的原理

甲烷气体分子的吸收光谱是甲烷利用红外检测的基础。甲烷气体发射或吸收光谱的波长与甲烷气体分子的结构有着密切联系，具有独有的特点，这些特点可以通过其光谱来分辨。

当有光通过甲烷气体时，由于甲烷分子具有特有的结构，会选择性地吸收部分波长的红外辐射，剩余的光线透射出来后便形成了甲烷气体的红外吸收光谱。不同浓度的甲烷气体被照射时，会在气体光谱仪上的吸收峰位置产生不同的强度信号，强度信号与气体浓度呈现正比例关系。利用甲烷气体光谱的这些特点并结合特点波长的光对被检测混合气体进行照射，通过观察照射后光强度的变化情况，便能确定甲烷气体的浓度。

2 红外甲烷传感器的设计思路和方法

红外甲烷传感器设计的理论依据是甲烷气体能够选择性地吸收部分红外光谱。设计传感器的第一步是根据甲烷气体的红外吸收光谱的特点选择适宜的吸收峰，然后根据选择的吸收峰特点选定光源和其他配件。……