家電類產(chǎn)品隨著消費者對檢測可視化及便于感知的需求,對于不同類型的傳感器的應(yīng)用也各有不同,此文重點展示現(xiàn)有應(yīng)用比較廣泛的家電類產(chǎn)品所涉及到的傳感器,傳感器包括PM2.5粉塵傳感器,甲醛傳感器,VOC傳感器,溫濕度傳感器,CO2傳感器等等,對傳感器的發(fā)展情況、技術(shù)原理和技術(shù)水平現(xiàn)狀、現(xiàn)有主要廠家、主要產(chǎn)品和應(yīng)用情況等進(jìn)行匯總總結(jié)。
1.PM2.5激光粉塵傳感器
1.1 檢測技術(shù)原理
激光器的定時開關(guān)(一般為200ms-500ms之間)形成兩個電流信號值,此電流信號值通過信號轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為電壓信號,通過電壓放大器把電壓信號放大,然后通過MCU端計算兩個電壓信號的差值計算出對應(yīng)的粉塵個數(shù)n與基準(zhǔn)PM2.5檢測設(shè)備輸出值的對應(yīng)關(guān)系。最終形成檢測2.5值P與粉塵個數(shù)n之間的線性關(guān)系:
P=K*n+b
其中P為檢測設(shè)備輸出的2.5數(shù)值(檢測設(shè)備一般選用TSI8530作為基準(zhǔn)),K值為對應(yīng)的P與離子個數(shù)n之間的線性相關(guān)性,即斜率;b為對應(yīng)的截距。
通過反復(fù)擬合輸出PM2.5值與離子個數(shù)n的關(guān)系,最終形成相應(yīng)的線性關(guān)系,燒錄到對應(yīng)的傳感器MCU中,形成傳感器對應(yīng)的數(shù)字輸出值。
PID控制器可以理解為通過計算反饋風(fēng)扇額定設(shè)定轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速的差值對應(yīng)的占空比的差值變化進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償,使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速盡可能的接近設(shè)定額定轉(zhuǎn)速,從而保證傳感器對應(yīng)的進(jìn)氣量恒定,從而保證單位時間內(nèi)氣流的穩(wěn)定。
1.2 傳感器組成
PM2.5激光粉塵傳感器主要由激光模組,風(fēng)扇,MCU等組成;激光膜組行業(yè)主流產(chǎn)品為:羅姆,QSI和索尼為主,同時對于民用產(chǎn)品一般激光膜組的溫度選擇多為50℃的,而對于車規(guī)級別的多數(shù)為70℃;風(fēng)扇多選用DC直流風(fēng)扇,包括風(fēng)普利,永誠創(chuàng),臺達(dá),建準(zhǔn)等,風(fēng)扇轉(zhuǎn)速一般控制在4000r/min左右,各家產(chǎn)品略有差異;產(chǎn)品的差異性主要體現(xiàn)在測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性及一致性方面。
1.3 傳感器的性能技術(shù)指標(biāo)
目前此行業(yè)相對技術(shù)比較成熟,技術(shù)指標(biāo)基本上都控制在100μg/m?以內(nèi)為±10μg/m?,100μg/m?以上標(biāo)稱都為±10%的偏差!
但同時不可避免的存在著因為各家傳感器標(biāo)定篩選過程的差異,會導(dǎo)致產(chǎn)品及品牌的認(rèn)知度存在不小的差異!
傳感器驗證四步法:demo板接10pcs傳感器,然后正常使用情況下連續(xù)工作1個月左右(過程中可一段時間用香煙刺激一次,看傳感器數(shù)據(jù)的變化!),然后聽傳感器是否有異音等問題,看傳感器數(shù)據(jù)一致性是否有變化,摸傳感器震動是否超標(biāo)或過大;對于正常的傳感器來說,只需要保證傳感器本身的一致性就可以,無需去強(qiáng)調(diào)判斷傳感器的準(zhǔn)確性(準(zhǔn)確性是相對的,而且根據(jù)傳感器所裝結(jié)構(gòu)的差異,也會存在測試調(diào)試過程);部分傳感器存在正常使用很難到0的問題,這個跟傳感器廠家本身對傳感器的設(shè)定有關(guān),驗證方法為:用手堵住傳感器進(jìn)氣口后觀察傳感器能否在3-5s內(nèi)到0。
另:用此類家用級別的激光粉塵傳感器測試PM10,此數(shù)據(jù)的來源大多數(shù)廠家通過比例系數(shù)換算的方式獲取,所以用2.5傳感器顯示PM10準(zhǔn)確性很差,這也跟PM10在空氣中的運行方式及不均勻性有關(guān)。
1.4 PM2.5傳感器推薦
日本figaro 激光顆粒物傳感器 PM2.5傳感器 - TF-LP01是利用散射原理對空氣中粉塵顆粒進(jìn)行檢測的小型模組,具備體積小、檢測精度高、重復(fù)性好、一致性好、實時響應(yīng)可連續(xù)采集、抗干擾能力強(qiáng)、采用超靜音風(fēng)扇,傳感器出廠100%檢測和標(biāo)定等優(yōu)點。
日本figaro 激光顆粒物傳感器 PM2.5傳感器TF-LP01特點:
檢測精度高
響應(yīng)時間短
產(chǎn)品小型化
日本figaro 激光顆粒物傳感器 PM2.5傳感器TF-LP01應(yīng)用:
空氣凈化器、便攜式空氣質(zhì)量檢測設(shè)備、智能家居等場所。
2 甲醛傳感器
2.1 甲醛傳感器的種類劃分
①甲醛氧化物氣體傳感器,靈敏度和恢復(fù)-響應(yīng)特性也都達(dá)到了一定的高度,但選擇性不高,主要是甲醇、乙醇、苯、甲苯、硫化氫、氨氣、酒精、液化氣、汽油等的干擾,但不同的氣敏元件的干擾氣體不同,可采用復(fù)合摻雜的方法提高其選擇性。另外,適當(dāng)利用傳感器的電阻-溫度特性可提高甲醛氣體氧化物傳感器的選擇性,減小材料顆粒、增大比表面積和改善氣敏材料的制備工藝從而提高氣敏材料的質(zhì)量可以使氣敏元件的靈敏度和響應(yīng)-恢復(fù)特性進(jìn)一步提高。
②可視化熒光甲醛傳感器的選擇性較好,線性響應(yīng)也較好,它不需要借助任何光譜儀器就能進(jìn)行可視化測定,但其恢復(fù)-響應(yīng)特性和靈敏度都有待進(jìn)一步提高??捎糜诙ㄐ院桶攵康目梢暬臋z測甲醛。 ③聲表面波甲醛氣體傳感器受溫度、濕度影響,要進(jìn)行溫度、濕度補(bǔ)償,選擇性和靈敏度都不高。尋找對甲醛選擇性更好,吸附力更強(qiáng),敏感度更高的敏感薄膜和提高薄膜涂覆的質(zhì)量是提高其氣敏性能的兩個方向。
④甲醛氣體分子篩傳感器的選擇性和靈敏度都有待進(jìn)一步研究,恢復(fù)-響應(yīng)特性也還有待進(jìn)一步提高。如果能找到新的、對甲醛吸附能力更強(qiáng)的吸附劑,則能提高傳感器的性能。
⑤甲醛氣體電子鼻(組合傳感器)的抗干擾能力強(qiáng),響應(yīng)專一,靈敏度高,測量結(jié)果精確,檢測下限低,恢復(fù)-響應(yīng)特性佳,是多種傳感器和計算機(jī)技術(shù)的綜合應(yīng)用。甲醛氣體電子鼻是多種甲醛傳感器復(fù)合,綜合性能較好,是將來甲醛氣體傳感器研究的重點方向。
甲醛傳感器的檢測方式包括兩種方式,一種為半導(dǎo)體方式,一種為電化學(xué)方式,兩種檢測機(jī)理各有優(yōu)缺點,根據(jù)不同的使用場景,具有不同的應(yīng)用方式;
半導(dǎo)體類型甲醛傳感器:主要以MOX等金屬氧化物為甲醛敏感材料,主要金屬氧化物包括:有半導(dǎo)體氧化銦、氧化錫和氧化鋅等。半導(dǎo)體甲醛傳感器在一定溫度下對甲醛高度敏感,其電阻率隨甲醛濃度的升高而降低。通過測量傳感器的電阻變化就能檢測出室內(nèi)甲醛含量,但半導(dǎo)體傳感器普遍存在靈敏度低和選擇性差的不足;但同時存在壽命長的優(yōu)勢,因為半導(dǎo)體金屬氧化物幾乎無損耗情況,行業(yè)內(nèi)統(tǒng)稱為半永久型傳感器。
電化學(xué)類型甲醛傳感器:目前甲醛傳感器行業(yè)的主流類型,具有一致性好,靈敏度高,響應(yīng)時間和恢復(fù)時間短等特點,但也存在壽命短的問題。
對于電化學(xué)甲醛傳感器,又包含兩種類型,一種為選用固態(tài)電解質(zhì)方案的如EC-Sence的,可以有效的解決溫濕度對傳感器的零點漂移影響,但同樣存在因固態(tài)電解質(zhì)導(dǎo)致的反應(yīng)不均勻而出現(xiàn)的信號靈敏度差的問題,正常對于低濃度的檢測精度不高,但對高濃度環(huán)境檢測性能較好,所以也決定了此類型的傳感器不太適合應(yīng)用于民用環(huán)境。
2.2 檢測技術(shù)原理
考慮到目前的實際應(yīng)用效果,重點以電化學(xué)甲醛傳感器的檢測機(jī)理進(jìn)行描述:
目前的甲醛傳感器檢測甲醛時發(fā)生如下的電化學(xué)反應(yīng):
陽極(工作電極):HCHO+H2O→CO2+4H++4e
陰極(對電極):O2+4H++4e-→2H2O
整個反應(yīng)方程式為:HCHO+O2→CO2+H2O
電化學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)比較簡單,測量范圍和分辨率基本能達(dá)到室內(nèi)環(huán)境檢測的要求,但缺點是所受干擾物質(zhì)多。由于電解質(zhì)與被測甲醛氣體發(fā)生不可逆化學(xué)反應(yīng)而被消耗,故其工作壽命短。
對于甲醛傳感器的組合模塊,也有相似的甲醛檢測過程,但是因為增加上了VOC進(jìn)行干擾氣體的判斷(程序邏輯算法優(yōu)化),可以一定程度上降低其他氣體的干擾導(dǎo)致的甲醛突變,同時通過溫濕度傳感器檢測周邊溫度的變化,調(diào)整甲醛傳感器零點漂移和溫度補(bǔ)償問題。
2.3 電化學(xué)甲醛傳感器的組成
電化學(xué)甲醛組成一般如下圖所示
1.上塑膠外殼
2.下塑膠外殼
3.透氣防水過濾膜(一般有聚四氟乙烯等共聚物等制成,具有優(yōu)異的防水透氣性)
4.透氣孔
5.電解質(zhì)液(一般為硫酸磷酸等酸性電解質(zhì)的一種或幾種混合,也有的是以氫氧化鈉、氫氧化鉀等堿性電解質(zhì)的一種或幾種混合,也有的是用氯化鈉、醋酸鉀等中性電解質(zhì)的一種或幾種混合而成。)
6.電極(包括正負(fù)電極,目前批量化成熟產(chǎn)品多為兩電極類產(chǎn)品)
7.電解基片(目前國內(nèi)的一些甲醛傳感器廠家通過購買達(dá)特基片進(jìn)行封裝而成)
8.PCBA
當(dāng)氣體通過擴(kuò)散方式進(jìn)入到傳感器中時,測其化學(xué)性質(zhì)(如電流,電位,電量等)的變化則可實現(xiàn)物質(zhì)及含量的測定,傳感器的正電極和負(fù)電極由一個電解質(zhì)液隔開,電化學(xué)傳感器通過與被測氣體發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生與氣體濃度成正比的電信號來工作,氣體通過微小的透氣孔與傳感器產(chǎn)生反應(yīng),然后再經(jīng)過透氣防水過濾膜,到達(dá)電極表面,氣體與傳感器電極發(fā)生反應(yīng),以產(chǎn)生充分的電信號,同時防止電解質(zhì)液出傳感器,通過透氣防水過濾膜擴(kuò)散的氣體與傳感器電極發(fā)生反應(yīng),傳感的電極可以采用氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的機(jī)理,這些反應(yīng)由針對備測氣體而設(shè)計的電極材料進(jìn)行催化,通過電極間連接的電阻器,與被測氣濃度成正比的電流會在正電極與負(fù)電極之間流動,通過測量該電流的大小即可確定氣體濃度。
2.3 傳感器的性能技術(shù)指標(biāo)
電化學(xué)甲醛傳感器的技術(shù)指標(biāo),各廠家標(biāo)稱的參數(shù)差別不大
?
MEMS 微結(jié)構(gòu)氣體傳感器發(fā)展速度迅猛,目前主流設(shè)計結(jié)構(gòu)有三種,即封閉膜式結(jié)構(gòu)(Closed membrane)、橋式結(jié)構(gòu)(Bridge type)和懸臂梁式結(jié)構(gòu)(Suspended type),其核心部件為信號電極、加熱電極和氣敏材料。對于甲醛傳感器的選擇,主要關(guān)注如下幾個指標(biāo),從下述指標(biāo)的優(yōu)劣確認(rèn)最合適的傳感器。
1. 分辨率 在相同的檢測條件下,通入與甲醛濃度相同的干擾氣體,傳感器電阻在甲醛和干擾氣體中,相對穩(wěn)態(tài)時阻值的變化量之比,即:
α = ΔR1/ ΔR2
式中ΔR1為檢測甲醛氣體元件電阻值的變化量,ΔR2為檢測其他氣體的電阻值變化量。
傳感器的分辨閾值一般在0.05mg/m。
2. 響應(yīng)時間 處于穩(wěn)態(tài)下的 N 型半導(dǎo)體氣體傳感器接觸到被測氣體后,輸出的電壓值為其穩(wěn)定值的90%時,所花費的時間為氣體傳感器的響應(yīng)時間。T90 :傳感器暴露在穩(wěn)定甲醛濃度下 4T90(4 倍響應(yīng)時間)時間后,可以認(rèn)為傳感器示數(shù)達(dá)到穩(wěn)定。一般為30s左右
3. 恢復(fù)時間 當(dāng)被測氣體被迅速排空后,N型半導(dǎo)體氣體傳感器輸出的電壓值回復(fù)到初態(tài)時的10%時,所花費的時間為氣體傳感器的恢復(fù)時間。 T10一般比響應(yīng)時間長一半左右,大概為45s左右。
4. 一致性 同種材料、同種工藝制作的多個氣體傳感器在檢測同濃度的被測氣體時,所輸出的信號曲線的相似性。
5. 重復(fù)性 同一個傳感器對被測氣體進(jìn)行反復(fù)多次檢測后,檢測同濃度的被測氣體時,每次檢測結(jié)果的一致性。
6.甲醛傳感器的溫濕度影響:電化學(xué)甲醛受溫度和濕度影響較大,溫度越高,輸出的A/D值信號越小,對應(yīng)的輸出值越低;濕度越高,信號越強(qiáng),對應(yīng)的輸出值越高。但相對來說在使用溫度范圍內(nèi)0-40℃內(nèi),整體數(shù)據(jù)的影響大概在50%左右,而在一定的濕度范圍內(nèi),相對應(yīng)該比例在10%左右,所以溫度對甲醛傳感器的影響干擾問題必須重點考慮。
7.靈敏度:靈敏度一般是指單位氣體濃度對應(yīng)的被檢測量(如:電阻)的變化。它的單位一般是A/ppm,Ω/ppm,1/ppm等。靈敏度和響應(yīng)度(Response)既有區(qū)別又有聯(lián)系。響應(yīng)度通常是指一定濃度氣氛下,被測量的變化值,它對應(yīng)的單位是A、Q等。一般來說,相同的氣體濃度下,響應(yīng)度越大,靈敏度越高。
通過對電化學(xué)甲醛傳感器響應(yīng)與恢復(fù)時間、靈敏度、檢出限、分辨力、有效量程、使用壽命和不確定度全面的測試調(diào)研,分析其離散程度,求得各指標(biāo)客觀權(quán)重及各層級分項指標(biāo)的隸屬度。
其中傳感器的不確定度是通過分析具體實驗結(jié)果,采用相應(yīng)的不確定度分量評定方法進(jìn)行估算的。
2.4 甲醛傳感器推薦
TB600B 系列甲醛檢測模組匯集了諸多來自德國的高精度檢測技術(shù),以及德國團(tuán) 隊的設(shè)計理念,核心傳感器采用全球電化學(xué)領(lǐng)域體積最小的德國 EC yense 固態(tài)聚合物甲醛傳感器??梢蕴娲覀兊谋亲尤ゾ珳?zhǔn)嗅出甲醛濃度, 實現(xiàn)精準(zhǔn)甲醛氣體的監(jiān)測。 UART 數(shù)字式信號輸出,省去了客戶對傳感器應(yīng)用的了解,以及校準(zhǔn)的繁瑣工作。
德國EC sensor 甲醛傳感器 TB600B特點:
精度高,壽命長
響應(yīng)速度快,回零快、即插即用
抗中毒性好
使用簡單,UART數(shù)字信號輸出
德國傳感器耐久可靠
優(yōu)良的精度、可重復(fù)性、線性、一致性
無需核準(zhǔn),零點無漂移
抗電磁干擾能力強(qiáng)
帶固定安裝孔,方便安裝
第四代甲醛傳感器,配方、材料、生產(chǎn)工藝全新改良升級
極強(qiáng)的抗干擾性能,對低濃度乙醇、CO 、芳香烴、異味、煙氣,空氣 清新劑等有很好的抗干擾能力
全新的微電路設(shè)計,即插即用,無需長時間暖機(jī) < 快速響應(yīng),快速回零
獨立溫濕度數(shù)字傳感器,結(jié)合智能算法,環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng),檢測更準(zhǔn)確 并長期穩(wěn)定。
德國EC sensor 甲醛傳感器 TB600B應(yīng)用:
家居及商業(yè)場所裝飾家具及材料產(chǎn)生的甲醛氣體
家居及商業(yè)裝修后空氣污染檢測
空氣凈化器/ 新風(fēng)系統(tǒng)
凈化的效果狀況,隨時隨地可以通過對空氣中甲醛的檢測,對凈化前和凈化后的空氣品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控,實現(xiàn)自動控制凈化和新風(fēng)設(shè)備,實現(xiàn)高效除甲醛,達(dá)到潔凈的空氣環(huán)境。車內(nèi)空氣污染檢測
在車內(nèi)鼻子產(chǎn)生了適應(yīng)性,該檢測模組可以實時對空氣進(jìn)行檢測,實現(xiàn)與空調(diào)聯(lián)動進(jìn)行內(nèi)循環(huán)或者外尋循環(huán)設(shè)置,或者提示開窗通風(fēng),或聯(lián)動車載空氣凈化器,確保良好的車內(nèi)空氣品質(zhì),保證自己是健康和舒適度。
3 VOC傳感器/空氣質(zhì)量傳感器
3.1 VOC傳感器的種類劃分
VOC傳感器的種類劃分與甲醛傳感器相似,也可粗分為半導(dǎo)體型傳感器和電化學(xué)型傳感器(其他還包括工業(yè)級的PID光離子氣體傳感器等)兩種傳感器可以從傳感器的外觀上加以區(qū)分,如下圖所示:
半導(dǎo)體類型VOC傳感器
?
電化學(xué)類型VOC傳感器
從檢測機(jī)理上決定了,半導(dǎo)體型傳感器一致性會稍差,但由于金屬氧化物的氧化特性,具有半永久特性;電化學(xué)傳感器因隨著電解質(zhì)的消耗,會存在零點漂移及壽命問題,但一致性會較好。
3.2 檢測技術(shù)原理
常見VOC氣體傳感器根據(jù)其工作原理主要分為三大類:電化學(xué)氣體傳感器(如電阻、電流、阻抗、電位等)、光學(xué)類傳感器(包括光譜吸收型、熒光法、可視化法等)以及質(zhì)量型氣體傳感器(例如石英晶體微天平和表面聲波氣體傳感器)等。按照氣敏材料可以分為半導(dǎo)體金屬氧化物材料、有機(jī)聚合物材料、無機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料等。近年來,氣體傳感器的發(fā)展趨勢是微型化、智能化和多功能化。
3.2.1 電化學(xué)VOC傳感器
電化學(xué)VOC傳感器的檢測原理為VOC氣體與氣敏材料的表面產(chǎn)生吸附或者反應(yīng)(物理吸附或者化學(xué)吸附),從而引起其電學(xué)性質(zhì)(如電阻、電流、阻抗、電位等)的變化。其中基于半導(dǎo)體金屬氧化物的電導(dǎo)型VOC傳感器應(yīng)用最為廣泛,在當(dāng)前的氣體傳感領(lǐng)域中占有重要的地位。按照其對氣體電學(xué)檢測裝置來分,可分為常見的雙電極電導(dǎo)型檢測系統(tǒng)和三電極場效應(yīng)管檢測系統(tǒng)。按照VOC電學(xué)氣敏材料可以分為半導(dǎo)體金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物、納米材料(典型的納米材料如零維金納米簇、一維碳納米管或硅納米線以及多維石墨烯等)以及多孔材料等。
電化學(xué)或半導(dǎo)體VOC傳感器使用過程中,都存在傳感器加熱組件,使反應(yīng)介質(zhì)的溫度升高到300℃左右,通過高溫使進(jìn)入傳感器上的氣體氣化,氣化過程中檢測到電信號的變化,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)值濃度的過程。
3.2.2 光學(xué)VOC傳感器(高端儀器)
基于光學(xué)信號的氣體傳感器具有抗電磁場干擾性強(qiáng),快速靈敏,易于實現(xiàn)對有機(jī)氣體的在線監(jiān)測模式等優(yōu)點。按照工作原理來分,光學(xué)傳感器的種類有反射干涉法、紫外可見吸光光度法、基于顏色變化的可視化法、熒光法、表面等離子共振法以及光纖傳感技術(shù)等。光學(xué)氣敏材料有傳統(tǒng)的卟啉及金屬卟啉類、熒光染料分子、pH指示劑以及新型的仿生光子晶體等。
3.3 傳感器性能技術(shù)指標(biāo)
對于此類型傳感器,多數(shù)的空凈行業(yè)應(yīng)用為定性顯示趨勢,然后用優(yōu)良中差的方式展示室內(nèi)氣態(tài)污染物的變化情況,同時由于VOC檢測基準(zhǔn)的規(guī)范性無法準(zhǔn)確判定傳感器實際顯示值與實際情況的偏差情況;絕大多數(shù)氣態(tài)污染物的標(biāo)定物質(zhì)選擇酒精作為標(biāo)定氣體,而標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)定氣體應(yīng)該選用異丁烯可能更接近于VOC的真實情況。
下圖為截取的Fis VOC傳感器模塊的部分參數(shù)說明
與其他氣態(tài)傳感器相似,參數(shù)指標(biāo)的關(guān)注點主要為:響應(yīng)時間,恢復(fù)時間,檢測范圍,靈敏度及衰減--信號強(qiáng)度指標(biāo)等,同時要考慮傳感器的“中毒”現(xiàn)象。
如果考慮數(shù)顯的問題,就需要關(guān)注傳感器本身的一致性及衰減情況,需要在應(yīng)用前提前預(yù)估好可能的使用場景等。
3.4 主要傳感器推薦
空氣質(zhì)量傳感器TGS2602對低濃度氣味的氣體具有很高的靈敏度,這樣還可以對辦公室與家庭環(huán)境中的廢棄物所產(chǎn)生的氨、硫化氫等氣體進(jìn)行檢測。該傳感器還對木材精加工與建材產(chǎn)品中的VOC揮發(fā)性氣體如甲苯有很高的靈敏度。由于實現(xiàn)了小型化,加熱器電流僅需56mA,外殼采用標(biāo)準(zhǔn)的TO-5金屬封裝。
空氣質(zhì)量傳感器TGS2602特點:
* 對VOC與氣味有高靈敏度
* 低功耗
* 對污染空氣有高靈敏度
* 使用壽命長
* 應(yīng)用電路簡單
* 體積小
空氣質(zhì)量傳感器TGS2602有以下用途:
1.確定某一環(huán)境中臭味的發(fā)生源以及檢驗除臭劑的效果;
2.判斷食品的鮮度以及調(diào)查某種保存方法下食品劣化的速度;
3 檢測已刷涂料或油漆的氣味濃度以確定它們的干燥程度;
4.利用比較器的輸出電壓去控制排風(fēng)機(jī)的開、關(guān),自動保持局部環(huán)境的空氣清潔。
4.CO2傳感器
4.1 CO2傳感器的種類劃分
目前相對準(zhǔn)確性高,普及率廣的二氧化碳傳感器主要是紅外吸收式二氧化碳傳感器。紅外吸收式二氧化碳傳感器優(yōu)勢在于測量精度高、選擇型好、敏感性與精度高、不受氣體濃度影響。此外,還有一些電化學(xué)氣敏電極式、半導(dǎo)體式、固體電解質(zhì)、敏感薄層式等類型的二氧化碳傳感器。其中,電化學(xué)氣敏電極式二氧化碳傳感器屬于pH傳感器,容易受各種酸堿氣體干擾,且電極中的玻璃膜易受干擾、響應(yīng)時間長;半導(dǎo)體式二氧化碳傳感器選擇性差, 誤報率較高,且不穩(wěn)定,易受環(huán)境因素影響;固體電解質(zhì)式二氧化碳傳感器材料機(jī)械性能 差,價格昂貴,且需要高溫工作環(huán)境。
同時有一些VOC傳感器通過等效顯示CO2的方式,展示相應(yīng)的CO2濃度,原理上描述為:室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生的CO2都是人體活動產(chǎn)生的,人體活動過程中會伴隨著其他碳?xì)浠衔铮╒OC)的釋放,通過一定的換算關(guān)系實現(xiàn)VOC與aCO2之間的比例換算,從而實現(xiàn)類似于檢測CO2的效果。
4.2 檢測技術(shù)原理
結(jié)合目前產(chǎn)品的應(yīng)用及等效CO2效果較差的情況,本文重點介紹紅外吸收式二氧化碳傳感器的技術(shù)原理。
二氧化碳傳感器的結(jié)構(gòu),不管外觀差異多少,最終的組成部分不外乎如下幾項:防水透氣膜,PCBA(光源+光電轉(zhuǎn)換器)及光室(光通過時光路的檢測“暗室”)等組成。當(dāng)空氣中的CO2通過擴(kuò)散方式進(jìn)入到檢測光路中時,通過把光信號轉(zhuǎn)化為電信號的形式輸出出來,通過與標(biāo)準(zhǔn)儀器的標(biāo)定換算出兩者的線性關(guān)系。
紅外CO2傳感器根據(jù)測量方式的不同,可分為單通道和雙通道,具體檢測機(jī)理區(qū)別
大氣通過擴(kuò)散作用通過防水透氣膜進(jìn)入到光路中,紅外光源發(fā)出紅外光照射到反射弧形面(弧形面的斜率一般控制在30-60°),紅外光通過照射或穿透CO2氣體時,會產(chǎn)生光強(qiáng)的變化,此變化在熱點堆處,通過把光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)化為電信號,輸出,形成對應(yīng)的CO2濃度。
從技術(shù)原理上,單光源雙光束方案,能夠有效的降低光源衰減對傳感器壽命的影響,可以提高傳感器的使用壽命,提高傳感器的穩(wěn)定性。
4.3 傳感器性能技術(shù)指標(biāo)
以SenseAir S8為例,對于CO2傳感器,我們關(guān)注點主要包括:測量范圍,精度,重復(fù)性,響應(yīng)時間,一致性,耐候性(工作溫度區(qū)間),功耗和壽命。
4.4 主要傳感器推薦
推薦使用日本進(jìn)口CO2傳感器CDM7160,該傳感器采用單光源雙波長模式,具有精度高、長期性能穩(wěn)定、壽命長、體積小等優(yōu)勢。
CDM7160紅外二氧化碳傳感器(NDIR CO2傳感器) 特點:
體積小
紅外工作原理
雙通道
性能穩(wěn)定
精度高
CDM7160紅外二氧化碳傳感器模塊(NDIR CO2傳感器) 應(yīng)用:
室內(nèi)空氣質(zhì)量控制
新鮮空氣通風(fēng)
空調(diào)
風(fēng)扇和窗戶自動開啟機(jī)
醫(yī)院、圖書館、公共基礎(chǔ)設(shè)施等室內(nèi)空氣質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)
汽車車廂內(nèi)空氣流通控制
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