2．4 甲烷檢測的其他方法
①容積式甲烷測定法
該法利用甲烷在催化元件上燃燒而引起燃燒室容積(當(dāng)燃燒室為固體材料時(shí)，燃燒室容積的變化是隨活塞的移動(dòng)而改變)變化來檢測甲烷的體積分?jǐn)?shù)。容積式甲烷測定法具有測定精度高的優(yōu)點(diǎn)，但也存在測定所用時(shí)間較長、構(gòu)造復(fù)雜的缺點(diǎn)。
②壓力式甲烷測定法
該法利用甲烷在催化元件上燃燒而引起的燃燒室壓力變化來檢測甲烷的體積分?jǐn)?shù)。壓力式甲烷測定儀的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，缺點(diǎn)是測量精度較低。
③甲烷檢定燈法
該法在測試過程中，根據(jù)甲烷體積分?jǐn)?shù)不同引起燃燒火焰的長度變化來檢測甲烷體積分?jǐn)?shù)。該法的優(yōu)點(diǎn)是能在缺氧狀態(tài)下測量甲烷體積分?jǐn)?shù)，并且該類儀器結(jié)構(gòu)簡單。但該法的缺點(diǎn)是測量精度低，不能測高體積分?jǐn)?shù)的甲烷，而且檢測時(shí)若操作人員方法控制不當(dāng)，很容易引起爆炸，因此使用該法測量甲烷時(shí)安全性較差。
④密度差式甲烷測定法
該法利用甲烷與空氣的密度差產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)翼角速度(本文中指甲烷氣體以回轉(zhuǎn)半徑每秒掃過的角度)的變化來測量甲烷體積分?jǐn)?shù)。該方法具有結(jié)構(gòu)牢固的優(yōu)點(diǎn)，但存在裝置體積較大、測量精度較低的缺點(diǎn)。
⑤熱導(dǎo)式測定法
該法利用甲烷體積分?jǐn)?shù)變化所引起的相對空氣熱導(dǎo)率的變化規(guī)律來測定甲烷體積分?jǐn)?shù)。該法測量低體積分?jǐn)?shù)甲烷精度很低，并且受雜質(zhì)氣體影響大[15]。
3 甲烷檢測儀器
目前，常用的甲烷檢測儀器主要有兩類：一類是光干涉法甲烷檢測儀，其利用甲烷與空氣對光折射率的不同而產(chǎn)生不同的干涉條紋偏移量，而此偏移量的大小與甲烷體積分?jǐn)?shù)成比例的關(guān)系；另一類是光纖吸收法甲烷檢測儀，其利用甲烷氣體的光譜吸收特性測定甲烷的體積分?jǐn)?shù)。
3．1 光干涉法甲烷檢測儀
光干涉法傳感器是根據(jù)光干涉法的測量原理制備而成。l930年，日本的遷二郎博士經(jīng)過長期研究，發(fā)明了第一臺光干涉法甲烷檢測儀。1954年，我國引進(jìn)了該設(shè)備，并研發(fā)了AQG-l型、GWI-1型、AQG-2型等儀器。目前，隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，電荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)作為光電轉(zhuǎn)換器件應(yīng)用到甲烷檢測儀中，提高了測量的精度。近年來，隨著嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，單片機(jī)、數(shù)字信號處理(Digital Signal Process，DSP)、開發(fā)板等嵌入式系統(tǒng)被應(yīng)用于儀器儀表中進(jìn)行信號處理是行業(yè)未來發(fā)展趨勢。光干涉法甲烷檢測儀主要的優(yōu)點(diǎn)是使用壽命長。但是這種檢測儀選擇性較差，易受氧氣和二氧化碳含量的影響，還容易受溫度和氣壓影響產(chǎn)生誤差，可靠性、穩(wěn)定性稍差。
3．2 光纖吸收法甲烷檢測儀
在線檢測(實(shí)時(shí)檢測)儀器研究和應(yīng)用方面，國外起步較早，并已取得較多成果。其中光纖吸收法甲烷檢測儀是應(yīng)用最普遍的儀器，該儀器是根據(jù)Beer-Lambert定理進(jìn)行甲烷氣體檢測。1979年，同本的H．Inaba等提出用長距離光纖進(jìn)行大氣污染監(jiān)測的光纖系統(tǒng)，對甲烷進(jìn)行在線檢測，可檢測到的甲烷體積分?jǐn)?shù)下限為甲烷爆炸下限的25％[16]。T．Nakaya等人于2000年以波長為1.66×10-12m的激光器為光源，對大氣中甲烷體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行了連續(xù)監(jiān)測研究[17]。
雖然DFBLD光源大幅提高了氣體傳感器的檢測精度，但其較高的成本使其難以應(yīng)用。我國對這方面的研究始于20世紀(jì)80年代末，起步較晚。1997年，曹茂永等研究了吸收光譜式光纖瓦斯傳感器，并提出了該類傳感器技術(shù)指標(biāo)及基本參數(shù)的確定方法[18]。2000年，葉險(xiǎn)峰等進(jìn)行了甲烷氣體體積分?jǐn)?shù)檢測的研究，該研究采用波長為1.3×10-6m通信波段LED作為光源，配合閃耀光柵的技術(shù)對甲烷氣體體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行檢測[19]。2005年，林楓等將超輻射發(fā)光二極管應(yīng)用到甲烷的差分吸收測量研究中，該技術(shù)對甲烷體積分?jǐn)?shù)的檢測下限達(dá)到1×10-3[20]。光纖氣體傳感技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了由寬帶光源到利用窄帶可調(diào)諧光源的過程。在發(fā)展過程中，其檢測下限逐步降低，單點(diǎn)測量成本也逐漸降低。隨著光纖傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，基于光纖的氣體傳感技術(shù)也會越來越完善。
4 結(jié)語
甲烷檢測方法和技術(shù)的發(fā)展對我國天然氣的安全使用具有重大意義?，F(xiàn)有的甲烷檢測方法中，光干涉法和光纖吸收法由于具有檢測下限低、響應(yīng)快、不易受其他氣體干擾等優(yōu)點(diǎn)，成為甲烷檢測的主要方法。光干涉法甲烷檢測儀和光纖吸收法甲烷檢測儀是甲烷檢測儀發(fā)展的主要方向。并且，隨著光電技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是新型光源、探測器和光學(xué)器件的出現(xiàn)，光干涉法甲烷檢測儀和光纖吸收法甲烷檢測儀在甲烷的快速、準(zhǔn)確檢測中將得到更廣泛的應(yīng)用。
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