评价一款传卐感器是否优秀，不应简单罗列技术参数。没有最好，只有最适合。应Ψ 该综合考量测量范围、准确度、响应时间、功耗和环境适应性等参数，找到最◤关键的指标。
那么，安装在窨井里的甲烷传感器需要什么样的特质呢？与安装在地上环境的甲烷报警器有⊙什么区别？
窨井遍布城市的各个角落，从地理位置上讲极其复杂多样，无供电条〖件，安装维护工作困难。而且它是一个地下ㄨ封闭环境①，湿度常年接近饱和，且早晚温差较大，容易产生冷凝【结露现象；尤其是在雨季，还时常发生水涝。所以，安装在窨井里的甲烷传感器最重要的特质是○要能够适应这种复杂恶劣环境。
窨井这样的↓复杂环境对甲烷传感器会产生哪些影响？本文将向您详细介绍。
一、激光甲烷结构
按照〖功能划分，激光甲烷传感器一般分为三部分，一是光源即激光器，二是光学探测气¤室，三是控制电路模⌒ 块。控制电路模块控制激々光器按照特定方式进行波长扫描输出，激光器光束输入到光学探测气室上，与待测气氛接■触。若待测气氛含有甲烷气体，该气体吸收对应波长的光束能量，光束输出至控①制电路模块。经过光电转换、信号采集后在嵌入式≡系统中进行反演计算，得到甲烷气体浓度。
光学探测气室主要的目的是将激光器输出♂的光束照射到待测气氛，经气体吸收后，出射至光电探测器上。
二、光路※结构影响分析
对于光路结构，在实际探测中会受到传输光№束过程中的散射影响，光学反射面上的冷凝液滴影响。具体为
（1）散射影响
散射是指光子与空气中的分】子或是悬浮粒子弹↓性碰撞之后，改变行进方向。生活中常见的散射可概分为两种：瑞利散射（Rayleigh scattering）和米氏散々射（Mie scattering），示意图如图。
瑞利散射是指当』光照到直径比光波长小很多的粒子，光会向四面八方散射，而且光的♀波长越短，散射强度越大；米氏散射是指光照到直径跟光波长相当，或是□比光波长还要大的粒子（烟雾，液滴，尘埃）时，光主要会沿着原本行进的方向散射。但∮与瑞利散射不同，米氏散射的散射强度和波长并没有固定关系。空气中的微粒会造成米氏散射，而∮且当微粒大小与波长相近时，会有散射现象。例如水滴组成云与可见光的波长大小相当，因此发生米氏散射，形成白♂色的云彩。
图1 散射示意图
在气室待测气氛的光路上若存在微液滴，根据甲烷对应的吸收波长1.6um，会发生米氏散射。造成光束▂传输方向改变，部分光束不能到达光电探测器，造成探测光束功率下降，下降的幅』度随水滴数量、直径∩大小相关。
（1）透射面、反射面冷凝液滴
在光路气室中，为了实现在有限体积内提高光程，提高▓测量下限，一般会设计单次、多次反射，在反射面处出现冷凝液滴。这些冷凝液滴将形成小的光学透▽镜，改变光束反射角度，导致设计入射到光电探◆测器的光束偏移到别处。光电探测器的面积有限，一般为0.5平方毫米、1平方毫米，大的也︻不过㊣2~10平方毫米。当透射面、反射面出现冷凝液滴时，冷凝液滴起到透镜的作用，将光线折射到◥其他角度，一旦偏离接收面，则探测器无法接收到光束能量无法测量，下降的幅度随水滴数＠量、直径大小和镜面分布有关。
本文模拟↑了一种激光光源光束照射到反射面上，然后反射进入光电探测器上，同时对比了反射面结露时，其他条件不▲变，仿真进入光电探测器上的光束功率。从仿真结果看，当液滴出现在反射面中◥心时，接收到的光功率不足入射☆值的0.1%，这样给探测带来了很大难度。
图2 反射光路示意图
图3 镜面中心无水滴，其他地方有水滴示◆意图
图4 镜面中心有水滴时示意图
三、现实环境
刚才提到了两种影响光路的因素，一是液滴、灰尘散射、二是冷︻凝液滴。现实中出现极端天气时，我们↘会发现下大雨、沙尘暴时出现影响我们人眼观察的情况，特别是沙尘暴，经常√导致几米外看不到任何东西，只有漫漫黄沙。但是甲烷传感器应用时，因●为光路一般只有250px或者更短，这么短的距离下沙尘暴的影响没有想象的大。特别●是传感器外面一般配有防尘罩，导致灰尘进入光路的数量更低，因此液滴、灰尘散射的影响不大。
冷凝液滴ξ呢，戴眼镜的朋友都有这种体会，当我们进入浴室时，眼镜上出现一层“雾气”，这层雾气就是冷凝液滴。
什么时候出现这种情况？根据湿♂度定义，当眼镜镜片的露点温度低于环境露点温度时，镜片上会出现气态水气饱和变为液态液滴◥的情况。这种情况一般为气态水分子数量一定、不同介质』上存在温度差，导致在低温介质上出现冷凝现象↘。换句话说，对于封闭系统，气态水气▓分子数相对固定，但是外界温度变化时，易出现冷凝。这种场景在生活中较多见，比如甲烷测量时在窨井下，当外界温度骤变时，窨井内传感器各部件◢因为材质不同，比热容不一致，造成温差，导致在镜面处出现冷凝。因为冷凝分布及小液滴形成大液滴具有一定的随机性，若出现在光束中心位置，则导致光功率大幅度衰减无法测量。
图5 冷凝液滴示意图
四、综述
甲烷传感器的各项性能指标都非常重要，比如测量下限、测量误差等。但是针对窨井环境，作为一款报警器，在实际应用☉中，能在水淹、冷凝液滴和其他环境干扰下长时间进行泄漏报警监测，不漏报不误报才是用户更关〓心的。