在半導體、石油化工、能源電力等工業(yè)領(lǐng)域，可靠的氣體檢測是保障人員安全、防止環(huán)境污染和設(shè)備損壞的核心環(huán)節(jié)。D-ReX 等現(xiàn)代氣體檢測系統(tǒng)通常集成多種傳感器技術(shù)，其中電化學傳感器（EC）、紅外傳感器（IR） 與催化燃燒傳感器（CC） 是應用最廣泛的三種。它們基于不同的物理化學原理，各有其獨特的性能優(yōu)勢和適用場景。本文旨在系統(tǒng)對比這三類傳感器的關(guān)鍵技術(shù)特性，并結(jié)合 D-ReX 系統(tǒng)的應用示例，為工業(yè)氣體檢測方案的選擇提供清晰的決策框架。

一、 核心技術(shù)原理對比

特性 電化學傳感器 紅外傳感器 催化燃燒傳感器

工作原理 目標氣體在傳感電極發(fā)生氧化或還原反應，產(chǎn)生與氣體濃度成正比的電流信號。 基于氣體對特定波長紅外光的吸收特性。氣體濃度通過測量光強衰減量確定。 可燃氣體在催化珠表面無焰燃燒，引起傳感器電橋電路電阻變化，輸出與濃度成比例的信號。

檢測對象 主要為毒性氣體（如 CO， H?S， Cl?， NH?， PH?）和氧氣（O?）。 主要為紅外活性的氣體（如 CO?， CH?， 各類碳氫化合物）以及部分特殊氣體（如 N?O）。 幾乎所有可燃性氣體和蒸氣（如 CH?， H?， 烷烴， 溶劑蒸氣）。

測量結(jié)果 通常以 ppm（百萬分之一）或 %vol（氧氣）為單位。 通常以 ppm 或 %vol 為單位。 以 %LEL（爆炸下限百分比）為單位，直接指示爆炸風險。

核心優(yōu)勢 靈敏度極高（可達 ppm 甚至 ppb 級），選擇性好，功耗低。 非接觸式測量，壽命極長（通常5-10年），不受氧氣濃度影響，抗中毒能力強。 對絕大多數(shù)可燃氣體響應通用性好，成本相對較低，技術(shù)成熟。

主要局限性 壽命有限（通常1-3年），易受溫濕度、交叉氣體干擾，電解質(zhì)可能耗盡。 對單原子分子（如 H?）和同核雙原子分子（如 N?， O?， Cl?）不敏感。初期投資較高。 必須在含氧環(huán)境中工作，易受硅化物、硫化物、鹵代烴等物質(zhì)催化中毒而永久失效。

二、 關(guān)鍵性能指標深度剖析

選擇性與交叉干擾

EC傳感器：具有高度的氣體選擇性（如專用于PH?或AsH?），但某些氣體（如CO和H?在某些傳感器上）可能產(chǎn)生交叉干擾。D-ReX 提供的“Arsine / no H?”傳感器即是針對性優(yōu)化的例子。

IR傳感器：選擇性優(yōu)異，通過濾光片選擇特定吸收波長。例如，檢測CH?的傳感器不受CO?和水蒸氣干擾，反之亦然。

CC傳感器：通用性強，但選擇性差。無法區(qū)分具體可燃氣體類型，對混合氣體的響應為綜合值。

響應時間與壽命

響應時間：EC傳感器通常較快（T90 < 60秒）；IR傳感器響應極快（可<10秒）；CC傳感器響應迅速（通常<30秒）。

使用壽命：EC傳感器壽命最短，受電解質(zhì)消耗和交叉氣體影響；IR傳感器壽命最長，核心光學部件無消耗；CC傳感器壽命中等，但一旦中毒或燒結(jié)即永久失效。

環(huán)境適應性

溫濕度：EC傳感器性能受溫濕度影響顯著，常需內(nèi)置補償電路。IR傳感器受溫濕度影響小。CC傳感器在低溫、高濕度下靈敏度可能降低。

缺氧環(huán)境：IR是唯一能在缺氧或無氧環(huán)境中正常測量目標氣體濃度的技術(shù)（如測量CO?）。CC傳感器在氧含量低于10%時可能無法工作或讀數(shù)不準。

防爆要求：CC傳感器本身可能成為點火源，必須安裝在防爆外殼內(nèi)。EC和IR傳感器本質(zhì)安全型設(shè)計更易實現(xiàn)。

三、 在D-ReX系統(tǒng)中的應用與選型指南

D-ReX 系統(tǒng)通過靈活的傳感器配置，完美體現(xiàn)了“根據(jù)工況選擇技術(shù)”的理念。

應用場景 推薦傳感器技術(shù) D-ReX 對應方案與考量

半導體工藝氣體毒性泄漏監(jiān)測（如 AsH?, PH?, ClF?） 電化學 選擇對應氣體的專用EC傳感器，實現(xiàn) ppb 至 ppm 級的極高靈敏度監(jiān)測，保障人員健康。

潔凈室或工藝工具腔室CO?濃度監(jiān)控 紅外 采用IR傳感器，避免接觸式測量帶來的污染風險，且壽命長，維護周期與設(shè)備大修同步。

一般環(huán)境可燃氣體泄漏監(jiān)測（如甲烷、氫氣、溶劑蒸氣） 催化燃燒 在氧氣充足的區(qū)域，使用CC傳感器進行經(jīng)濟有效的防爆監(jiān)測。D-ReX 提供 0-100%LEL 的標準化監(jiān)測。

燃氣鍋爐房、管道走廊的甲烷連續(xù)監(jiān)測 紅外 推薦IR傳感器。因其壽命長、免標定周期長、不易中毒，適合無人值守的長期連續(xù)監(jiān)測。

惰性氣氛保護環(huán)境（如氮氣柜）的可燃氣體監(jiān)測 紅外 必須使用IR傳感器。CC傳感器在無氧環(huán)境中失效。

存在催化劑毒物（如硅烷、鹵代烴）的工藝區(qū)域 紅外 或 EC（針對毒性氣體） 避免使用CC傳感器。例如，監(jiān)測硅烷（SiH?）本身可使用EC傳感器，監(jiān)測其泄漏區(qū)域的可燃風險則需使用IR傳感器監(jiān)測。

需要超長免維護周期的遠端監(jiān)測點 紅外 結(jié)合 D-ReX PoI（遠程安裝）版本，將IR傳感器置于檢測點，通過長達1200米的電纜連接控制器，極大減少現(xiàn)場維護頻率。