芯片规模的空气质量监测，更好的气体检测，更安全的空气

文章作者:保罗·威尔逊

对20人中大多数人来说^th本世纪以来，气体检测和分析被降级为科学仪器设备，几乎只在实验室发现。但自世纪之交以来，能够检测气体组的精密传感器在尺寸和价格上都有所下降，这使得气体传感器IC设计的产量得以实现。万博投注网址

今天，气体传感器芯片最受欢迎的应用涉及空气质量监测，支持家庭和建筑自动化(HABA)系统的运行，触发空气净化器和净化器，并为生活方式和家庭环境应用程序提供数据，托管在消费设备上，如智能手机。

在今天的应用中，气体传感器芯片通常使用由金属氧化物(MOX)材料制成的微加工传感元件。在主动传感模式下，元件被加热到150°C到450°C之间。在这些高温下，当接触到各种类型的还原或氧化气体时，传感元件的电阻发生了变化。通过测量电阻的变化，就可以计算出周围空气中气体浓度的相对值。

这些单元件气体传感器在空气质量监测应用中具有相当大的价值。例如，ams (图1)提供了两个主要好处:

• 计算出的当量挥发性有机化合物总量(eTVOC)值，测量环境空气中以十亿分之一(ppb)计的相对浓度。
• 计算出的二氧化碳当量(eCO2)值，测量环境空气中的相对浓度(ppm)。

图1ams CCS811评估套件，结合了传感器板(右)和USB-to-I²C桥面板(左)

通过在空气净化器或智能恒温器等设备中应用软件算法，空气质量的指示或整体空气质量评分可以从广泛的减排气体的eTVOC测量中得到。此外，eCO₂由于人们的呼出往往会提高室内空气中CO的浓度，因此该测量方法为人类占用密闭空间提供了可靠的替代测量方法₂除非被外来的新鲜空气所抵消。

这些相对气体浓度的一般测量方法成功地应用于需求控制通风(DCV)和空气净化系统的自动调节。这表明应用空气质量监测技术可能产生的价值，但更大价值的潜力仍有待实现。

气体传感技术的发展取决于四个领域。本文概述了气体传感器制造商目前的开发工作重点，并描述了该技术在未来将支持的新的和改进的应用。

客户需求驱动

推动传感器制造商快速研发的动力是客户对自动操作的更好的通风和空气净化系统的需求。为了满足这一需求，气体传感技术需要从以下几个方面进行改进:

• 更大的选择性
• 更高的精度和精度
• 更大的敏感性

对选择性的需要是由于人体对不同气体的不同反应而产生的。ams的CCS811气体传感器是一种大型安装设备，可以提供总挥发性有机化合物(VOCs)的测量，而不是任何一种VOC。VOCs一词代表了一大类气体:它们的影响仅限于轻微不适，但对健康没有影响。这是事实，例如，人类产生的气体有一种难闻的气味，如口臭。但VOCs类别还包括苯等有害化学物质，苯是人类已知的致癌物，也是烟草烟雾和汽车发动机排出的废气的组成部分。图2)．

图2汽车排放的废气是城市地区空气质量差的一个原因。

一种可以区分良性但有气味的挥发性有机化合物和有毒的挥发性有机化合物的气体传感器，将使改进的空气质量监测系统得以发展，根据空气的相对危害性，逐步提高向用户发出信号的紧迫性和严重性，以及改进的HABA系统，可以自动从室内空间排出有害气体，无需用户干预。

气体传感器测量的准确性和精度影响用户对空气质量监测设备提供的信息价值的感知。今天，气体传感器集成电路可以支持提供一个广泛的指数，将空气质量分为新鲜、中等或差。VOCs和CO测量的准确性₂浓度足以确保该三波段指数随时间和环境温度和湿度变化的一致性和准确性。

但对于“中度”的空气质量评分，用户可能会有疑问。空气是否新鲜，无需采取任何行动?还是几近贫困，衰退速度之快，足以引发紧急行动，让该地区通风?更准确和精确的测量，使提供更有用的指示，以最终用户。

更高的灵敏度将允许监测设备拾取非常有害或非常不舒服的气体，甚至是非常小的浓度，提高对终端用户的价值。实现这一目标涉及几个关键标准。

[继续阅读EDN US:气体传感器发展的优先事项］

保罗•威尔逊是医疗辅助队的高级市场经理。

相关文章：

• 让我们澄清一下:环境传感器网络的模拟和电源管理
• 化学传感器可以更快地穿戴在身上
• 将物联网引入气体传感器:德州仪器的蓝牙低能量气体传感器平台
• 博世传感器使设计师的生活更轻松
• 一本关于气体传感器的必读书籍
• 智能手机安装气体传感器