小晋催化燃烧式甲烷传感器的核心是一个惠斯通电桥，四个桥臂中有两个是载体催化元件：一个涂覆催化剂的叫黑元件，一个经钝化处理不参与反应的叫白元件。两者同处一个气室，通以恒定电流加热到400 ℃左右，甲烷在黑元件表面无焰燃烧放热，元件温度升高、电阻增大，电桥失去平衡，输出一个与浓度近似成正比的毫伏级电压，这就是测量信号的源头。
白元件的作用是补偿。环境温度变化、供电波动、气流速度变化会同时作用于黑白两个元件，两者的变化在电桥中相互抵消，剩下的差值才反映真实的燃烧放热。这也是黑白元件必须成对匹配的原因：只换黑元件不换白元件，两者温度系数不一致，零点会随环境温度明显漂移，表现就是夏天和冬天读数差一截，通标气时又似乎正常。
信号处理链路依次是：电桥输出的毫伏信号进入仪表放大器，经滤波去掉工频干扰和机械振动引入的噪声，再由模数转换变为数字量；单片机按预置曲线换算成浓度，同时做零点补偿、温度补偿和非线性修正；最后一路送数码管显示，一路转成200~1000 Hz频率信号或RS485数据上传分站，还有一路与1.00 %报警点、1.50 %断电点比较，驱动声光报警和断电输出。
理解链路，排查才有方向。显示值恒定不动，先查电桥供电和元件引线是否虚焊；读数随温度大幅波动，多为黑白元件不匹配或温度补偿失效；响应迟钝但最终数值正确，多半是进气口被粉尘堵住，扩散受阻。判断元件好坏可用万用表测黑元件冷态电阻，与同批新件比对，偏差过大即判失效；更可靠的办法是通2.00 %标准气样看响应幅度，达不到标称值七成以上就该换件。
催化反应有边界条件，这一点决定了它的适用范围。甲烷浓度过高时气室内氧气相对不足，燃烧不完全，输出不再随浓度线性增长，甚至出现读数回落，所以低浓度机型量程止于4.00 %CH4，超过这段必须换热导或红外元件。硫化物、硅蒸气、卤代烃会让催化剂永久失活，属于不可逆中毒；短时高浓度冲击造成的灵敏度下降，有时能靠反复通标气部分恢复，但恢复程度有限，不能当成修好了。这也是高瓦斯矿井在低浓度测点后面往往还设一道高低浓度切换的原因。
