【獎(jiǎng)勵(lì)來也】室內(nèi)空氣質(zhì)量傳感器點(diǎn)兵點(diǎn)將：讓誰來守護(hù)你的呼吸健康？

時(shí)下，隨著健康意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)空氣污染的關(guān)注度也在不斷增加。不過，可能很多人并沒有意識(shí)到，相較于室外的大氣污染，室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞，對(duì)于個(gè)人健康的影響更為關(guān)鍵。

究其原因，首先，人們大約有80%到90%的時(shí)間都是在室內(nèi)空間（包括辦公室、家庭、交通工具等）度過的，因此與室內(nèi)空氣“親密接觸”的機(jī)會(huì)更多；其次，如今的建筑有更強(qiáng)的密閉性，空氣流動(dòng)性弱，這也就使得一旦室內(nèi)空氣污染，就較難在短時(shí)間內(nèi)消散；再有，對(duì)于室外空氣質(zhì)量有專業(yè)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，而對(duì)于室內(nèi)空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)，在很多場(chǎng)景下做得并不到位，這就導(dǎo)致普通人對(duì)于室內(nèi)空氣污染并不敏感——而實(shí)際上在我們身邊，就存在著多種室內(nèi)空氣的污染源，它們對(duì)人體健康的危害往往更甚于室外的空氣污染。

美國環(huán)保局 (EPA) 提供的數(shù)據(jù)顯示，室內(nèi)的空氣污染物濃度可能會(huì)達(dá)到室外的2-5倍，而有超過50%的建筑正在受到空氣質(zhì)量問題困擾，在美國每年由于空氣質(zhì)量問題會(huì)導(dǎo)致超過1.25億個(gè)教學(xué)日和1,000萬個(gè)工作日的損失。室內(nèi)空氣質(zhì)量的重要性，由此可見一斑。

室內(nèi)空氣污染溯源

仔細(xì)分析，造成室內(nèi)空氣污染的“元兇”有很多，其中常見的有以下幾種：

01

顆粒物（PM2.5）

主要是指直徑等于或小于2.5微米的細(xì)顆粒物，主要來自于煙霧和烹飪產(chǎn)生的氣體等，可逃過鼻腔的阻擋深入肺部，導(dǎo)致呼吸道疾病，加劇基礎(chǔ)疾病，甚至導(dǎo)致心臟病發(fā)作和癌癥。

02

二氧化碳（CO₂）

生物的呼吸作用以及燃料的燃燒都會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，室內(nèi)二氧化碳濃度的提高，會(huì)導(dǎo)致頭痛、困倦、嗜睡等癥狀，影響人的認(rèn)知能力和健康。

03

揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）

VOC是在室溫或更高溫度下蒸發(fā)的含碳物質(zhì)的統(tǒng)稱，由生物、自然源、化學(xué)品或燃燒過程產(chǎn)生，短期接觸會(huì)導(dǎo)致眼睛、鼻子和喉嚨刺激，以及頭痛、頭暈等不適，長期接觸甚至?xí)T發(fā)肺癌，或使肝、腎或中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損。

04

甲醛

一種有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，存于家具和裝修材料中，高濃度揮發(fā)刺鼻氣味。室內(nèi)空氣中的高濃度甲醛對(duì)眼睛有刺激作用，甚至可能導(dǎo)致癌癥。

05

氮氧化物（NOx）

主要由化石燃料燃燒產(chǎn)生，比如家庭燃?xì)庠?，也可能來由于室外空氣流入，將室外大氣污染（如汽車尾氣）中含有的氮氧化物帶入室?nèi)。高濃度的氮氧化物會(huì)損害人體呼吸系統(tǒng)。

06

霉菌

霉菌是一種可經(jīng)空氣傳播的微生物，也是常見的過敏原，其與室內(nèi)空氣的相對(duì)濕度密切相關(guān)，通常70%以上的相對(duì)濕度會(huì)促使霉菌的生長。

07

受污染的氣溶膠

人類呼出的氣溶膠可能含有傳染性病毒顆粒，并在空氣中停留較長時(shí)間，我們所熟知的新冠肺炎和流感等呼吸道傳染病，均可以通過氣溶膠進(jìn)行空氣傳播。

可見，上述這些室內(nèi)空氣的污染源實(shí)際上是常伴在我們左右的，讓人避無可避，而且它們中很多是無臭無味的，在日常生活中難于察覺，人們對(duì)其大都處于“無感”的狀態(tài)，而一旦“有感”，往往其已經(jīng)對(duì)我們的身體造成了不良的影響和傷害。

想要改變這樣的窘境，更有效的方式無疑就是對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)，一旦污染物超標(biāo)，就觸發(fā)警報(bào)或者啟動(dòng)相應(yīng)的通風(fēng)或凈化裝置，改善空氣質(zhì)量。完成這樣的工作，就需要請(qǐng)出本文的主角——室內(nèi)空氣質(zhì)量傳感器了。

室內(nèi)空氣傳感器中的“六邊形戰(zhàn)士”

如果將治理室內(nèi)空氣污染看做是一場(chǎng)戰(zhàn)斗，那么室內(nèi)空氣質(zhì)量傳感器就是前哨部隊(duì)。其重要的作用分為三個(gè)層次：一是直接偵測(cè)室內(nèi)污染物的存在及其濃度，力求做到數(shù)據(jù)獲取的及時(shí)、精準(zhǔn)和可靠；二是與智能家居和樓宇自動(dòng)化裝置保持通信和聯(lián)動(dòng)，一旦污染物超過閾值，能夠快速做出處置；三是這些由傳感器獲取的室內(nèi)空氣質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)，可以匯聚到智能化的控制中樞，與其他數(shù)據(jù)一起建立起更深入地洞察，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兼顧空氣治理、能源效率、運(yùn)營成本等多方面因素，更為均衡和優(yōu)化的解決方案。

為了達(dá)成這樣的目標(biāo)，贏得最終的“戰(zhàn)斗”，對(duì)于室內(nèi)空氣質(zhì)量傳感器的選取就有講究了?？紤]到室內(nèi)應(yīng)用環(huán)境的多樣性和特殊性，這些傳感器需要滿足以下這些要求：

測(cè)得準(zhǔn)

這是對(duì)于室內(nèi)空氣傳感器的基本要求。這不僅需要傳感器具有精巧的硬件架構(gòu)，優(yōu)化的軟件算法也必不可少，溫度濕度等環(huán)境補(bǔ)償、快捷地校準(zhǔn)等功能也是產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的因素。

功能全

由于室內(nèi)空氣污染源多樣，這就要求相應(yīng)的傳感器設(shè)計(jì)朝向高集成、多功能的方向發(fā)展，使用單一傳感單元實(shí)現(xiàn)多種污染物的測(cè)量，是越來越多產(chǎn)品的追求。

體積小

室內(nèi)空間有限，而且很多傳感器是需要被集成到空氣凈化設(shè)備中的，因此對(duì)于產(chǎn)品的小型化有更高的要求。

功耗低

作為一個(gè)智能家居或樓宇自動(dòng)化的傳感器節(jié)點(diǎn)，低功耗意味著更長的續(xù)航能力和更低的維護(hù)需求，這有利于降低用戶整體的擁有成本。

導(dǎo)入易

無論是新的室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)，還是對(duì)原有室內(nèi)空間的改造，都要求空氣質(zhì)量傳感器能夠被更容易地嵌入到整個(gè)系統(tǒng)中，高集成、小型化和靈活的數(shù)字/模擬接口，都有助于實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。

壽命長

很多空氣質(zhì)量傳感器都是被置于污染環(huán)境中，與污染源直接接觸的，長時(shí)間的環(huán)境暴露會(huì)影響傳感器測(cè)量的精度和性能，因此是否能夠提供長期穩(wěn)定性也是衡量相關(guān)產(chǎn)品性能的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。

上面提到的這些要求，也是開發(fā)者在進(jìn)行室內(nèi)空氣質(zhì)量傳感器選型時(shí)要考慮的要素。不過由于這些要素之間有的時(shí)候是彼此矛盾的，所以想要獲得一個(gè)各方面表現(xiàn)都很出色，能夠應(yīng)對(duì)室內(nèi)空氣治理挑戰(zhàn)的“六邊形戰(zhàn)士”并不容易。

空氣質(zhì)量傳感器中的“超能戰(zhàn)隊(duì)”

好消息是，Sensirion公司作為一家高性能傳感器的制造商，長期專注于空氣質(zhì)量傳感領(lǐng)域，開發(fā)出了一系列優(yōu)秀的傳感器產(chǎn)品和方案，打造出了一支“超能戰(zhàn)隊(duì)”。今天我們就帶大家認(rèn)識(shí)幾款“戰(zhàn)斗力”超高的產(chǎn)品。

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SCD4x

微型CO₂傳感器

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Sensirion的SCD4x微型CO₂傳感器一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是“小”——其表面貼裝的封裝“三圍”僅有10.1mm x 10.1mm x 6.5mm，與上一代的SCD30產(chǎn)品相比，SCD4x的占位面積僅為前者的1/5！這主要得益于SCD4x采用了創(chuàng)新的光聲感測(cè)技術(shù)，使得光學(xué)腔的尺寸大幅減小，與傳統(tǒng)的NDIR CO₂傳感器相比，傳感器性能不減，而在外形、性價(jià)比、魯棒性上卻具有更為突出的優(yōu)勢(shì)。

圖1：SCD4x與傳統(tǒng)NDIR CO₂傳感器比較

（圖源：Sensirion）

SCD4x CO₂傳感器具有2.4V至5.5V電源電壓范圍、完全校準(zhǔn)的數(shù)字I²C輸出，以及±(30ppm + 3%MV) 的精度標(biāo)稱值。其在使用時(shí)無需外部電路，因此無能量損耗。

特別值得一提的是，除了CO₂檢測(cè)，SCD4x系列還集成了優(yōu)質(zhì)的溫度和濕度傳感器，輸出溫濕度的準(zhǔn)確讀數(shù)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣質(zhì)量（IAQ）中關(guān)鍵指標(biāo)的監(jiān)測(cè)。因此可以廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的各種場(chǎng)景。

圖2：SCD4x傳感器的典型應(yīng)用場(chǎng)景

（圖源：Sensirion）

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SGP41

數(shù)字式空氣質(zhì)量傳感器

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如果你想測(cè)量VOC和NOx兩種污染物，只需一顆Sensirion的SGP41數(shù)字式空氣質(zhì)量傳感器就能實(shí)現(xiàn)——這也是這款傳感器的突出優(yōu)勢(shì)所在。

具體來講，SGP41基于Sensirion的CMOSens/ MOXSens技術(shù)，并依托專門優(yōu)化的算法，打造了一款完整、易于使用的單芯片傳感器系統(tǒng)，其具有對(duì)空氣中存在的污染氣體的高魯棒性，從而實(shí)現(xiàn)了長期穩(wěn)定性和低漂移，使用壽命超過10年。同時(shí)其功耗極低，3.3V時(shí)僅為3.2mA

在單一封裝中，SGP41集成了數(shù)字I²C接口和溫控微熱板，外形緊湊，非常適合于有限空間內(nèi)的應(yīng)用，可被輕松集成到空氣凈化器或按需控制的通風(fēng)系統(tǒng)中。

圖3：SGP41傳感器的功能框圖

（圖源：Sensirion）

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SFA30

甲醛傳感器模塊

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應(yīng)對(duì)室內(nèi)甲醛濃度的檢測(cè)，Sensirion給出的解決方案是SFA30甲醛傳感器模塊。更好的抗干擾性、更長的使用壽命、更高的低濃度量程靈敏度是SFA30傳感器模塊三大亮點(diǎn)。

SFA30模塊基于Sensirion的電化學(xué)技術(shù)，具有出色的甲醛傳感性能，而且對(duì)其他VOC污染物的交叉靈敏度超低，其精度為±20ppb或測(cè)量值的±20%，測(cè)量范圍為0ppb至1000ppb，具有出色的長期穩(wěn)定性和長達(dá)6年使用壽命。

該傳感器模塊中還集成有板載SHT傳感器，可提供精確的濕度和溫度測(cè)量，并支持完全溫度/濕度補(bǔ)償和工廠校準(zhǔn)的甲醛濃度輸出。SFA30模塊還提供可選的數(shù)字UART和I²C接口選項(xiàng)、標(biāo)準(zhǔn)電氣連接器和多功能安裝選項(xiàng)，可輕松集成到空氣凈化器、通風(fēng)系統(tǒng)和室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)器等目標(biāo)應(yīng)用中。

圖4：SFA30甲醛傳感器模塊

（圖源：Sensirion）

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SEN5x

環(huán)境傳感器模組

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如果你想要一種高集成、多功能、一體化的室內(nèi)空氣質(zhì)量傳感器解決方案，那么Sensirion的SEN5x環(huán)境傳感器模組是個(gè)絕佳的選擇。

SEN5x環(huán)境傳感器模組在單一封裝中，可同時(shí)精確測(cè)量顆粒物、VOC、NOx、濕度和溫度等多種空氣質(zhì)量參數(shù)。其具有4.5V至5.5V電壓范圍，5V時(shí)平均電流消耗僅為63mA，使用壽命長，采用鞘流技術(shù)實(shí)現(xiàn)高防塵性能，并設(shè)有I²C接口，提供經(jīng)完全校準(zhǔn)的數(shù)字輸出，是一個(gè)各方面表現(xiàn)都不俗、綜合“戰(zhàn)力”很強(qiáng)的解決方案。

圖5：SEN5x環(huán)境傳感器模組框圖

（圖源：Sensirion）

除了硬件，SEN5x環(huán)境傳感器模組還集成了溫度補(bǔ)償、VOC指數(shù)計(jì)算、濕度補(bǔ)償?shù)认冗M(jìn)的算法，使得將SEN5x集成到各種應(yīng)用中變得更容易，大大節(jié)省開發(fā)者的資源和時(shí)間。同時(shí)，SEN5x環(huán)境傳感器模組提供支持不同功能的產(chǎn)品型號(hào)，方便開發(fā)者根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行選型和系統(tǒng)集成。

圖6：SEN5x環(huán)境傳感器模組產(chǎn)品功能一覽

（圖源：Sensirion）

福利時(shí)刻

隨著人們生活水平和健康意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)于室內(nèi)空氣質(zhì)量的關(guān)注度也在不斷增加，這直接帶來了室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)控和空氣污染治理需求的快速發(fā)展。

面對(duì)室內(nèi)空氣污染物這些“無形”的敵人，想要有的放矢、高效防治，及時(shí)準(zhǔn)確地識(shí)別它們、測(cè)量其濃度是防線的第一步，不容有失。

所以，在本文的最后，請(qǐng)大家“點(diǎn)兵點(diǎn)將”，從Sensirion的“超能戰(zhàn)隊(duì)”中挑選出，你認(rèn)為能夠在室內(nèi)空氣質(zhì)量傳感這道防線上委以重任的產(chǎn)品。快來VOTE，告訴我們你的選擇吧~

• SCD4x微型CO₂傳感器

• SGP41 CMOSens/MOXSens數(shù)字式空氣質(zhì)量傳感器

• SFA30甲醛傳感器模塊

• SEN5x環(huán)境傳感器模組

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