在半導(dǎo)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(xué)傳感器（EC）、紅外傳感器（IR） 與催化燃燒傳感器（CC） 是應(yīng)用最廣泛的三種。它們基于不同的物理化學(xué)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(yīng)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(xué)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(yīng)，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(fēng)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(yīng)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(yīng)為綜合值。

響應(yīng)時間與壽命

響應(yīng)時間：EC傳感器通常較快（T90 < 60秒）；IR傳感器響應(yīng)極快（可<10秒）；CC傳感器響應(yīng)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(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用場景 推薦傳感器技術(shù) D-ReX 對應(yīng)方案與考量

半導(dǎo)體工藝氣體毒性泄漏監(jiān)測（如 AsH?, PH?, ClF?） 電化學(xué) 選擇對應(yīng)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(fēng)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(fēng)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。