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气体传感器的技术现状与未来的MEMS解决方案

来源:奥松电子 发布时间:2022-08-31

摘要: 关于气态或挥发性污染物对健康影响的新知识层出不穷,它们不断向人们强调着对室内外空气质量进行监测的必要性。许多挥发物即使是处于微量水平,在短时间暴露后,仍然会对人体健康有害。越来越多的消费品和工业产品都可能排放已知有害的挥发物,包括家具、乘用车和工业卡车。人们对检测气态污染物的关注度不断上升,希望通过建立相关有效的响应机制降低或消除这种健康风险。

关于气态或挥发性污染物对健康影响的新知识层出不穷,它们不断向人们强调着对室内外空气质量进行监测的必要性。许多挥发物即使是处于微量水平,在短时间暴露后,仍然会对人体健康有害。越来越多的消费品和工业产品都可能排放已知有害的挥发物,包括家具、乘用车和工业卡车。人们对检测气态污染物的关注度不断上升,希望通过建立相关有效的响应机制降低或消除这种健康风险。

许多国家以及国际组织一直在致力于制定各种指南、法规和标准,以监测工业、医疗、户外、室内办公以及住宅环境中的空气质量。根据这些指南,制造商可以对其产品进行检测认证,也可以让用户了解可最低限度接受的气态污染物水平。室外大气污染物主要由氮氧化合物、粉尘可吸入颗粒物、一氧化碳等组成。这些气体均可使用气体传感器进行监测。室内空气中的挥发物则更加具体,它取决于是住宅还是办公楼、人员数量、家具类型、通风系统等因素。主要挥发物包括CO2、甲醛和苯。

ACD10二氧化碳传感器

ACD10二氧化碳传感器

目前,监测二氧化碳气体的传感器多是采用非分散红外(NDIR)原理制成,利用气体分子特有波长吸收光的特点,测量二氧化碳浓度的光吸收率,进而检测出浓度。NDIR  co2传感器的显著优点是使用寿命长、测量准确度高。NDIR二氧化碳传感器经批量生产,价格降低,市场需求量大增。

APM10-激光颗粒物检测传感器

APM10-激光颗粒物检测传感器

关于粉尘颗粒物目前市场采用较多的是激光散射原理,即令激光照射在空气中的悬浮颗粒物上产生散射,同时在某一特定角度收集散射光,得到散射光强随时间变化的曲线。再通过米氏理论的算法,得出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量。基于这种原理制作的传感器测量精度较高,可嵌入到家用(车载、手持)空气 检测仪、空气净化器中。此外,激光原理传感器在物联网数据采集、环境质量检测等领域亦有应用。

随着空气净化行业的发展,激光原理传感器的造价在逐步降低,终端客户对精准测量空气质量的要求也越来越高。采用激光原理传感器、精准量化PM2.5质量已是业内公认的趋势。近年来已有部分空气净化器采用了激光原理传感器。

目前,MEMS等新技术也越来越多地综合利用传感器硬件、集成气体过滤器和软件技术,以提高性能,并达到可以与传统分析仪器解决方案相媲美的性能水平。

奥松电子MEMS IDM 园区

奥松电子MEMS IDM 园区

最新的气体传感技术进步使降低成本成为可能。例如,通常采用体硅工艺的 MEMS解决方案就有降低成本的可能性,尽管这些技术还不是目前使用的广泛性气体传感器解决方案。此外,非气体传感器中的大多数MEMS平台都集成了数字功能,这使其更容易被更大的传感器网络控制或集成,从而有可能为最终用户降低这些传感器的总拥有成本(TCO)。传感器系统标定是 MEMS和任何其他传感器系统成本的重要组成部分,业界已将其确定为降低成本的关键步骤。

 


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