氣體傳感器的技術(shù)現(xiàn)狀

關(guān)于氣態(tài)或揮發(fā)性污染物對(duì)健康影響的新知識(shí)層出不窮，它們不斷向人們強(qiáng)調(diào)著對(duì)室內(nèi)外空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的必要性。許多揮發(fā)物即使是處于微量水平，在短時(shí)間暴露后，仍然會(huì)對(duì)人體健康有害。越來越多的消費(fèi)品和工業(yè)產(chǎn)品都可能排放已知有害的揮發(fā)物，包括家具、乘用車和工業(yè)卡車。人們對(duì)檢測(cè)氣態(tài)污染物的關(guān)注度不斷上升，希望通過建立相關(guān)有效的響應(yīng)機(jī)制降低或消除這種健康風(fēng)險(xiǎn)。

許多國家以及國際組織一直在致力于制定各種指南、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，以監(jiān)測(cè)工業(yè)、醫(yī)療、戶外、室內(nèi)辦公以及住宅環(huán)境中的空氣質(zhì)量。根據(jù)這些指南，制造商可以對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)認(rèn)證，也可以讓用戶了解可最低限度接受的氣態(tài)污染物水平。室外大氣污染物主要由氮氧化合物、粉塵可吸入顆粒物、一氧化碳等組成。這些氣體均可使用氣體傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。室內(nèi)空氣中的揮發(fā)物則更加具體，它取決于是住宅還是辦公樓、人員數(shù)量、家具類型、通風(fēng)系統(tǒng)等因素。主要揮發(fā)物包括CO2、甲醛和苯。

目前，監(jiān)測(cè)二氧化碳?xì)怏w的傳感器多是采用非分散紅外（NDIR）原理制成，例如ACD10紅外CO2傳感器，利用氣體分子特有波長吸收光的特點(diǎn)，測(cè)量二氧化碳濃度的光吸收率，進(jìn)而檢測(cè)出濃度。NDIR二氧化碳傳感器的顯著優(yōu)點(diǎn)是使用壽命長、測(cè)量準(zhǔn)確度高。NDIR二氧化碳傳感器經(jīng)批量生產(chǎn)，價(jià)格降低，市場(chǎng)需求量大增。

關(guān)于粉塵顆粒物目前市場(chǎng)采用較多的是激光散射原理，即令激光照射在空氣中的懸浮顆粒物上產(chǎn)生散射，同時(shí)在某一特定角度收集散射光，得到散射光強(qiáng)隨時(shí)間變化的曲線。再通過米氏理論的算法，得出顆粒物的等效粒徑及單位體積內(nèi)不同粒徑的顆粒物數(shù)量?；谶@種原理制作的傳感器測(cè)量精度較高，目前市場(chǎng)上家電領(lǐng)域運(yùn)用較多的是APM10激光顆粒物傳感器，可嵌入到家用（車載、手持）空氣 檢測(cè)儀、空氣凈化器中。此外，激光原理傳感器在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)等領(lǐng)域亦有應(yīng)用。

隨著空氣凈化行業(yè)的發(fā)展，激光原理傳感器的造價(jià)在逐步降低，終端客戶對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量空氣質(zhì)量的要求也越來越高。采用激光原理傳感器、精準(zhǔn)量化PM2.5質(zhì)量已是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的趨勢(shì)。近年來已有部分空氣凈化器采用了激光原理傳感器。

目前，國內(nèi)的MEMS IDM企業(yè)例如奧松電子，正積極地將MEMS等新技術(shù)運(yùn)用到傳感器硬件中，以提高性能，使之達(dá)到可以與傳統(tǒng)分析儀器解決方案相媲美的性能水平。