激光甲烷传感器原理 山东微感：解决激光器卡脖子问题 让激光甲烷检测器走进千家万户

山东微感：解决激光器卡脖子问题 让激光甲烷检测器走进千家万户

齐鲁晚报·齐鲁壹点记者 张玉岩 张宝帆

作为山科控股集团旗下的高新技术企业，让激光甲烷检测器走进千家万户，是山东微感光电子有限公司（简称山东微感）未来的发展愿景。山东微感生产的激光甲烷模块产品在矿山广泛应用并受到一致好评，80%的系统厂家采用山东微感的激光甲烷模块，山东微感因此荣获山东省评选的“行业隐形冠军”培育企业。目前，山东微感正在向气体激光检测器上游发力，研发激光器中的芯片，解决激光器卡脖子问题，实现激光甲烷检测器民用的目标，让激光甲烷检测器走进千家万户。

甲烷激光检测器

功耗只用0.1瓦

山东微感是山科控股集团旗下高端装备制造板块的公司，企业的特长就是专注于做激光和光纤传感器，用于一些安全领域，比如煤矿、天然气、石油化工行业、油气、电力智慧城市等，企业深耕技术研发16年，最主要的成果就是把激光技术运用到甲烷气体的检测中。

传统的甲烷气体检测是使用电子传感器，是黑白元件或催化燃烧式的传感器，这种传感器两个星期就得维护一次，需要员工不断的进行标校和维护，工作量很大，有时候还误报，对安全管理不利。而激光检测不需要标调，不需要修正，也不需要长期的维护，按照国家规定6个月维护一次，大大的减少了人力成本。另外，激光传感器更加可靠，不会出现误报漏报的情况，提高了煤矿的安全水平。现在，激光甲烷检测器已经被国家煤监局作为升级换代的产品在煤矿上推广。

齐鲁晚报·齐鲁壹点记者了解到，目前国内做激光甲烷传感器的企业并不多。山东微感总经理刘统玉介绍，目前在煤矿行业大概有几百万只的需求，一只需要几千块钱，加上物联网的应用，市场规模近百亿元。

而山东微感的传感器，最重要的一个优势就是能做到功耗小。刘统玉介绍，激光气体检测的原理就是光谱分析，需要激光器的波长稳定，这就需要恒温，功耗就比较大。而山东微感研发的传感器，可以让激光器的温度随环境温度变化，不需要恒温就能保持波长稳定，大幅度降低了功耗。“这是我们的独特技术，市面上大多数的传感器功耗大概是1瓦，而我们只需要不到0.1瓦，这在国际上也是比较好的水平。”刘统玉说。

功耗小，就意味着可以把传感器做到移动终端上，可以做成无线传感器，用电池供电，甚至于自供电，这就大大扩展了传感器的应用场景。

在细分市场里，山东微感的市场份额大概能占到60%—70%左右，今年山东微感的产品还将出口澳大利亚、乌克兰等国家，运用到当地的煤矿企业中。

向上游芯片发力

解决激光器卡脖子问题

甲烷激光检测器是山东微感的拳头产品，下一步，山东微感计划在现有技术的基础上，拓展其他种类气体的激光检测仪器，比如一氧化碳、硫化氢、氧气、乙烯、乙炔、氨气等等，将更多气体的传感器用激光传感器来进行升级换代。

激光气体传感器，检测不同的气体，就需要不同波长的激光器。而目前激光器中的芯片，我国还是主要是依赖进口。

刘统玉介绍，激光器芯片的制作技术非常复杂，工序复杂，控制要求也需要很精准，就拿镀膜这个工序来说，需要超过千分之一的控制精准度，多层镀膜的精准控制难度就更大。“咱们的技术积淀还有差距，现在就重点做这方面的攻关。”

目前激光器芯片所占的成本几乎要占到传感器成本的一半，“这是我们必须要解决的问题，一方面解决成本问题，另一方面，万一外方不供应了，我们也就很难生产了。”刘统玉说。

基于这些考虑，山东微感也在向产业链的上游发展，解决激光芯片卡脖子的问题。刘统玉介绍，目前，山东微感已经与中科院研究所合作，一起来研发高性能的激光器芯片，来解决卡脖子的问题。另一方面可以通过国际合作，甚至于通过国际并购来解决，从根本上对产业做提升。目前，山东微感已经与山东省科学院、山东大学、中科院、澳大利亚新南威尔士大学、英国KENT大学、ASTON大学等单位有技术合作。

刘统玉介绍，山东微感的技术研发投入比接近17%，下一步的研发投入相对也会逐步扩大到20%以上。

让激光甲烷检测器走进千家万户

根据不完全的估算，甲烷激光检测器的市场巨大，除了煤矿有上百亿的市场，家用天然气也是上千亿的市场。全国有5亿多个家庭，每家每户都在使用天然气，如果现有的报警器都升级换代为激光检测传感器，一个激光检测器单价几百元钱，就是上千亿的产业市场。而山东微感未来的愿景就是实现甲烷激光检测传感器的产业化，让激光检测器走进千家万户。

“要实现产业化，首先成本就要降下来，这就要实现芯片国产化，其次就要批量生产。另外，还需要国家出台行业标准。”刘统玉说，“现在要实现激光传感器走进千家万户还没有完全成熟，但我们已经走过了从实验室到工业应用，从工业应用再到民用又是另外一个阶段，预期未来几年会逐步实现。”

事实上，山东的激光产业已经逐步形成较大规模，全国来看，除了武汉、深圳以外，山东的激光产业也很有特色。比如济南的激光制造业，从打标到切割到清洗，一些龙头企业的规模能达到几亿甚至几十亿。近几年，整个激光产业发展的总体势头很好，它的增长率都是每年超过百分之二十，远超于一般的制造业。

光电高端装备制造时山科控股集团重点发展的产业板块之一，刘统玉介绍，未来山东微感可以充分运用集团资源优势，通过科技创新平台的不断创新实施，形成激光传感产业集群，联合高校和科学院所，推动山东矿山物联网建设和激光产业以及相关上下游产业集群的技术升级。

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甲烷传感器多长时间调校一次？来说说你的看法

近年来，无论是国有煤矿还是乡镇煤矿，对煤矿安全监控系统都进行了升级改造，多数煤矿配备了激光甲烷传感器。然而，激光甲烷传感器的调校周期问题，一直让煤矿安全监控人员纠结，有时无所适从。

这是因为《煤矿安全规程》（2016版）第四百九十二条规定“安全监控设备必须定期调校、测试，每月至少一次。载体催化元件的甲烷传感器，每15天至少一次。 ”对激光甲烷传感器没有规定。《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2019）8.3“安全监控设备应按产品说明书的要求调校、测试，每月至少一次”；随后又说“激光甲烷传感器每6个月至少调校一次。”前后矛盾。

以致有的煤矿仍按15天一次或按每月一次调校 ，有的则是每6个月一次调校 ，有的则是按产品说明书校。那么，激光传感器究竟是15天一次，还是1个月一次调校，或是每6个月一次调校，或者按说明书的要求调校呢？

从激光甲烷传感器工作原理和试验研究表明，其工作性能是比较稳定的，且远高于载体催化燃烧型；在环境相对稳定的条件下，运行1年没什么问题，所以，无需频繁调校。调校周期太短，不仅造成资源浪费，还增加了工作量。

因此，只要坚持每个月进行一次测试（测试与调校有区别），煤矿激光甲烷传感器按每6个月一次或按产品说明书规定的时间进行调校，都是符合要求的。

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