顾仁勇，蒋 泽

（天地（常州）自动化股份有限公司，江苏 常州213001）

随着传感器技术的发展，煤矿瓦斯检测系统日益成为煤矿安生生产的强力后盾[1]。当前所使用的甲烷传感器主要是催化传感器, 动态响应速度是催化传感器的一个重要性能指标。根据AQ 6203—2006《煤矿用低浓度载体催化式甲烷传感器》中的要求：甲烷传感器的响应时间应不大于20 s。气室作为探头与外界环境进行气体交互的媒介，是甲烷传感器的关键工作部位。不同的气室尺寸与构造直接影响着气体传感器的响应时间、稳定性、重复性等特性。因此，设计一个满足检测需要的气室是十分关键的，这也是保证甲烷传感器稳定可靠的有效途径[2-6]。

催化类甲烷传感器的气室有别于光谱吸收式传感器，其受气体流速的影响较大[7-8]。在实际使用过程中，催化原理的传感器在测量甲烷浓度时，会产生燃烧废气。如果燃烧废气排出不畅，甲烷气体补充缓慢，会影响传感器的响应时间和测量准确度。

借助数值模拟的方法进行流体计算，进而优化气体类传感器性能的方式目前已经受到了广泛的应用[9-13]，而针对矿用催化甲烷传感器的气室仿真优化的研究较少。因此，利用计算流体动力学（CFD）对矿用催化甲烷传感器的气室内部流场和甲烷扩散特性进行分析，优化传感器响应速度，为矿用气体类传感器的气室设计提供参考依据和指导。

1 传感器气室仿真模型

1.1 物理模型

以某型矿用低浓度甲烷传感器作为研究对象，该传感器采用催化燃烧式原理工作，气室的三维模型示意如图1。……