Одним из методов оптического обнаружения метана является метод лазерного детектирования. Он основан на поглощении метаном энергии инфракрасного лазерного излучения, которое испускает и принимает лазерный детектор.

Принцип работы лазерного детектора

Данный метод основан на диодно-лазерной абсорбционной спектроскопии TDLS (сокр. от англ. Tunable diode laser absorption spectroscopy), где буква «T» означает «Tunable» (перестраиваемый), что подчёркивает значение данной особенности диодных лазеров в абсорбционной спектроскопии) — метод измерения концентрации веществ (например, метана, водяного пара и других) в газовой среде с использованием перестраиваемых диодных лазеров и учётом абсорбционных свойств самого вещества.

    Лазерный детектор

Рисунок 1 – Принцип работы лазерного детектора

Основным преимуществом TDLS перед другими методами является её способность работать при очень низких значениях концентрации (вплоть до 1 молекулы вещества на миллиард молекул газовой смеси). На сегодняшний день TDLS — наиболее распространённый способ количественной оценки концентрации веществ в газовой среде.

Длина волны излучения лазера настраивается, исходя из характеристик максимального поглощения света образцами исследуемого газа. По мере прохождения лазерного луча через среду интенсивность света снижается. Часть лазерного излучения, рассеянного в пространстве, собирается приемным зеркалом и фокусируется на фотоприемнике. Изменение интенсивности света фиксируется с помощью сенсора (фотодиода) и используется для определения концентрации компонентов газа.

Разновидности лазерных детекторов

Весь ассортимент лазерных детекторов можно условно разделить на три категории по их функциональному назначению: портативные, навеcные и стационарные.

Портативные детекторы используются оператором при ручном обследовании оборудования на предмет утечек метана. Дальность их действия в основном до 30 м, реже – 100 м. Использование этого класса детекторов позволяет выполнить обследование внутри и снаружи помещений, в труднодоступных местах, обеспечить высокую точность инспекции.

Рисунок 2 – Примеры портативных лазерных детекторов метана

Навесные детекторы применяются для крепления на самолёте, вертолёте, автомобиле или БПЛА. Это позволяет выполнять инспекцию больших площадей за короткое время в ущерб точности результатов. При помощи программного обеспечения, можно получать пространственное распределение метана в окрестности места утечки с привязкой к координатам.

Рисунок 3 – Примеры навесных лазерных детекторов метана

Для непрерывного контроля наиболее важных узлов газораспределительного оборудования применяются стационарные лазерные детекторы метана. Они устанавливаются непосредственно напротив объекта контроля и круглосуточно отслеживают наличие метана в воздухе. При обнаружении утечки газа стационарная система мониторинга метана сигнализирует об этом для оперативного реагирования обслуживающего персонала.

Рисунок 4 – Стационарный лазерный детектор метана

Что измеряет лазерный детектор

Лазерные детекторы выполняют измерение концентрации метана в таких единицах, как ppm∙m, что соответствует усреднённой концентрации метана в 1 метре пространства между детектором и отражающим фоном. Смысл измерения прибора 100 ppm∙m - это концентрация молекул метана на прямой линии (линии обнаружения лазера) между детектором и отражающим фоном равномерно «сосредоточенных» в области толщиной 1 м.

Рисунок 5 – Принципиальная схема детектирования метана

Например, прибор имеет измеренное значение 100 ppm∙m для метанового облака толщиной 5 м и концентрацией 20 ppm на линии лазерного указателя, что соответствует сжатию газовой массы до толщины 1 м и концентрации 100 частей на миллион. Такое же показание получит прибор, измеряющий концентрацию метана в облаке толщиной 0,5м и концентрацией 200 ppm на линии лазерного указателя.

Рисунок 6 – Пример определения концентрации метана в газовых облаках различной плотности

Напомним, что компания "Энергоскан" оказывает услуги по поиску утечек газа и их количественной оценке с использованием передовых методов и современного высокоточного обрудования. Для демонстрации наших возможностей мы готовы выполнить выборочную инспекцию производственного объекта с выдачей отчета.

Для подачи заявки на выполнение услуги свяжитесь с менеджерами по телефону +7 (343) 318-01-52 или напишите на адрес электронной почты sales@energoskan.ru