【導讀】今天，當我們查詢電氣預報時
，除了陰晴雨雪和溫度這些常規的信息之外，還會對“大氣汙染指數”格外關注
，因為大家都知道
，空氣質量的優劣與人們的身體健康息息相關。不過你是否意識到，當我們普遍對“宏觀”的室外空氣質量變得越發在意時，對於“微觀”的室內空氣質量也需要投以同樣的
，甚至是更多的關注。

室內空氣質量（Indoor Air Quality，IAQ）之所以更重要，是因為有研究數據表明，人們約80%到90%的時間都是在封閉的室內度過的——這些“室內”空間不僅限於家庭，還包括辦公室、建築、公共場所，以及交通工具等——因此一旦室內空氣質量不佳，對人們健康的負麵影響也更為嚴重。

而er且qie，隨sui著zhe人ren們men對dui於yu減jian少shao建jian築zhu能neng耗hao的de訴su求qiu越yue來lai越yue強qiang烈lie
，現xian代dai建jian築zhu的de密mi閉bi性xing也ye越yue來lai越yue好hao，這zhe在zai減jian少shao室shi內nei冷leng氣qi或huo暖nuan氣qi耗hao散san到dao室shi外wai的de同tong時shi，也ye使shi得de室shi內nei空kong氣qi的de流liu通tong和he置zhi換huan速su度du減jian慢man
，這zhe也ye會hui進jin一yi步bu加jia速su室shi內nei汙wu染ran物wu的de聚ju集ji
，導dao致zhi空kong氣qi質zhi量liang變bian差cha。

有數據顯示
，室內空氣汙染是室外空氣汙染的5倍，室內空氣質量也已經被列為危害公眾健康的五大環境風險之一。因此
，關注和改善室內空氣質量的工作刻不容緩。

室內空氣質量的關鍵指標

為了改善室內空氣質量，一方麵人們通過製定相關的法規和標準，劃定室內空氣質量的“紅線”；lingyifangmian，renmenyezainulichangshitongguogengyouxiaodejishushouduan，quyouhuakongqizhiliang，birutongguokongtiaoxinfengxitongjiasushineikongqideliutong，yiwulihuohuaxuedefangfaxifuwuranwuhuoduiqijinxingwuhaihuade“中和”處理……但所有這些舉措的前提，都是要對室內空氣質量進行一個準確的測量。

一般來講，衡量室內空氣質量的好壞

，需要監測以下幾個重要的指標：

CO2（二氧化碳）

人ren類lei新xin陳chen代dai謝xie活huo動dong會hui吸xi入ru氧yang氣qi並bing呼hu出chu二er氧yang化hua碳tan，因yin此ci在zai封feng閉bi空kong間jian中zhong
，二er氧yang化hua碳tan濃nong度du與yu人ren類lei活huo動dong和he人ren員yuan密mi度du相xiang關guan，因yin此ci往wang往wang被bei作zuo為wei空kong氣qi質zhi量liang優you劣lie的de標biao誌zhi性xing指zhi標biao。空kong氣qi中zhong的de二er氧yang化hua碳tan濃nong度du過guo高gao，會hui影ying響xiang人ren體ti二er氧yang化hua碳tan的de排pai出chu和he氧yang氣qi的de攝she入ru，可ke能neng會hui導dao致zhi頭tou痛tong、困倦、精神萎靡等症狀，或者是減弱身體抵禦病原體的能力，危害健康。

氮氧化物

氮氧化物主要由化石燃料燃燒產生，會造成顆粒汙染。特別是二氧化氮（NO2），會對呼吸係統造成損害。因此空氣中氮氧化物濃度升高，會對人們的肺功能產生不利影響。

甲醛

甲醛是一種無色的刺激性氣體，通常存在於裝修材料、家具、油漆以及織物中，因此在新裝修的室內空間中十分常見。較高濃度的甲醛會導致眼睛、呼吸係統的不適，長期暴露在這樣的環境中還可能引發癌症等更嚴重的疾患。

VOC（揮發性有機化合物）

VOC是在室溫或更高溫度下蒸發的含碳物質。短期接觸VOC
，會刺激身體、導致頭暈或引發哮喘
；長期接觸VOC
，則可能會導致肺癌或損害肝髒
、腎髒或神經係統。

顆粒物

主要是指一些微米級別的顆粒物，常見的如灰塵、塵蟎、黴菌或花粉等，它們會導致過敏反應和誘發呼吸係統、心血管疾病。有些致病的病毒或病菌也會附著在這些細小的顆粒物上，隨它們進入人體，導致疾病的傳播和流行。

溫濕度

溫濕度也是室內空氣質量的一個重要風向標。一般認為
，40-60%的相對濕度是人類理想的舒適度範圍
，如果超出這個範圍——極(ji)度(du)幹(gan)燥(zao)的(de)空(kong)氣(qi)會(hui)刺(ci)激(ji)呼(hu)吸(xi)道(dao)，而(er)過(guo)於(yu)潮(chao)濕(shi)的(de)空(kong)氣(qi)會(hui)導(dao)致(zhi)冷(leng)凝(ning)，進(jin)而(er)引(yin)發(fa)黴(mei)菌(jun)滋(zi)生(sheng)

，這(zhe)都(dou)會(hui)成(cheng)為(wei)置(zhi)身(shen)室(shi)內(nei)的(de)處(chu)於(yu)不(bu)健(jian)康(kang)或(huo)亞(ya)健(jian)康(kang)狀(zhuang)態(tai)的(de)主(zhu)要(yao)誘(you)因(yin)。

掌握了上述這些關鍵的指標數據
，你就可以對室內空氣質量心知肚明，進而及時觸發優化空氣質量的設備，提供一個健康、舒適的室內環境。

感測室內空氣質量的傳感器

當dang然ran
，對dui於yu這zhe些xie室shi內nei空kong氣qi質zhi量liang的de感gan知zhi和he洞dong察cha
，離li不bu開kai能neng夠gou精jing準zhun測ce量liang這zhe些xie關guan鍵jian指zhi標biao參can數shu的de傳chuan感gan器qi。人ren們men對dui室shi內nei空kong氣qi質zhi量liang的de關guan注zhu，也ye為wei相xiang關guan的de傳chuan感gan器qi提ti供gong了le用yong武wu之zhi地di。

如果說人們對室內空氣質量傳感器有什麼要求
，那麼排在第一位的肯定是“測得準”，畢竟能夠提供及時、精準地測量，是一款優秀傳感器產品的基本功。不過針對室內空氣測量這個應用場景，“測得準”並不是唯一的設計要求，除此之外其他的一些特性也同樣十分關鍵。

小型化：外形緊湊的傳感器
，可非常方便地部署在室內空間中
，或被整合進越來越多的智能設備內，實現無處不在的室內空氣監測和感知。

高集成：在(zai)實(shi)現(xian)小(xiao)型(xing)化(hua)的(de)同(tong)時(shi)

，越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)被(bei)設(she)計(ji)成(cheng)一(yi)個(ge)包(bao)含(han)完(wan)整(zheng)係(xi)統(tong)的(de)模(mo)組(zu)形(xing)態(tai)，更(geng)加(jia)方(fang)便(bian)集(ji)成(cheng)和(he)應(ying)用(yong)。同(tong)時(shi)，在(zai)單(dan)一(yi)傳(chuan)感(gan)器(qi)模(mo)組(zu)內(nei)集(ji)成(cheng)多(duo)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)，實(shi)現(xian)多(duo)指(zhi)標(biao)參(can)數(shu)的(de)測(ce)量(liang)，也(ye)是(shi)室(shi)內(nei)空(kong)氣(qi)質(zhi)量(liang)傳(chuan)感(gan)器(qi)發(fa)展(zhan)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)趨(qu)勢(shi)。

低成本：考慮到這些傳感器會被應用在很多消費級的產品中，因此在性能和成本上達到一個合理的平衡，也十分重要。

耐用性：這其中有兩個含義：一是傳感器需要具有出色的可靠性和魯棒性，在長期工作中提供穩定的測量
；二是需要具有低功耗的特性，以支持更長的續航能力和低維護性的需要。

易開發：為wei了le便bian於yu與yu室shi內nei空kong氣qi質zhi量liang相xiang關guan的de整zheng個ge自zi動dong化hua係xi統tong的de開kai發fa
，很hen多duo傳chuan感gan器qi都dou提ti供gong數shu字zi化hua的de數shu據ju接jie口kou。此ci外wai，除chu了le提ti供gong硬ying件jian
，傳chuan感gan器qi廠chang商shang通tong常chang也ye會hui提ti供gong配pei套tao的de軟ruan件jian算suan法fa
，最zui大da限xian度du地di簡jian化hua開kai發fa過guo程cheng。

如果你看到一款傳感器能夠達到上述這些要求

，恭喜你，它也許就是室內空氣質量監測應用所需的理想之選！

Sensirion室內空氣質量傳感方案

對於在室內空氣質量監測域深耕多年的Sensirion來說，在其豐富的傳感器產品組合中，這樣的“理想之選”還真不少。今天我們就帶大家來認識其中幾款產品。

SGP41 CMOSens®/MOXSens®數字空氣質量傳感器

Sensirion的SGP41 CMOSens®/MOXSens® 數字空氣質量傳感器是一款完整、易用的單芯片傳感器係統，內置數字I2C接口和溫度控製微熱板，可以提供VOC和NOx室內空氣質量監測。

圖1：SGP41 CMOSens/MOXSens 數字空氣質量傳感器

（圖源：Sensirion）

SGP41為MOX（金屬氧化物）傳感器。MOX材料是可變電阻器，可對所接觸氣體中特定的化學物質做出響應——在“幹淨”的空氣環境中，MOX的電阻可能為數兆歐姆；而在加熱條件下
，如果存在特定氣體
，MOX材料的電阻將顯著下降至數十千歐姆；當不加熱和/或不接觸被測氣體時

，MOX電阻則恢複為高阻狀態。

SGP41及其氣體指數算法具有較高的穩健性
，可實現獨特的長期穩定性和低漂移
，使用壽命可超過10年；其采用2.44 mm2x 0.85mm的DFN封裝
，可在空間有限的應用中使用
；在3.3V時功耗僅為3.2mA。

總體來講
，這是一款可靠耐用、小型化、低功耗的集成化解決方案，可以幫助客戶輕鬆搞定室內VOC和NOx的監測。

圖2：SGP41框圖

（圖源：Sensirion）

SHT4x數字溫濕度傳感器

SHT4x數字溫濕度傳感器是Sensirion的第四代溫濕度傳感器

，全係列的產品可以滿足不同精度的測量要求
，可在寬測量範圍內提供恒定溫度精度——其工作相對濕度範圍為0%至100%，工作溫度範圍為-40°C至+125°C，可在冷凝下工作。

圖3：SHT4x數字溫濕度傳感器

（圖源：Sensirion）

該溫濕度傳感器具有很寬的電壓範圍（1.08V至3.6V），超低的功耗（空閑電流為80nA），以及緊湊的外形（1.5mm x 1.5mm x 0.5mm小型QFN封裝）。

此外，SHT4x已完全校準，具有線性化數字輸出
、NIST可追溯性和I2C快速模式+接口。由於采用卷帶封裝，很適合標準SMD組裝工藝
，因此無論是在開發還是在生產上，都能為用戶提供很大的便利性。

圖4：SHT4x數字溫濕度傳感器功能框圖

（圖源：Sensirion）

SCD4x微型CO2傳感器

SCD4x是一個“微型”的CO2和溫濕度傳感器，從名稱中可以看出，其顯著的特點就是“小”，體積僅為1cm3。之所以可以實現微型化，是因為SCD4x采用了獨特的光聲感測法（Photoacoustic）。

圖5：傳感器SCD4x微型CO2傳感器

（圖源：Sensirion）

以往常見的CO2傳感器采用的是非分散紅外（NDIR）測量方案，其工作原理是氣體被抽入或擴散到光學腔中，由於CO2對特定波長（4.26μm）的紅外光有較強的吸收作用，因此通過測量光學腔中紅外光線被吸收程度，就能夠計算出空間中氣體CO2的濃度。這種方法的特點是精度高，但是為了確保精度，對光學腔的體積有下限要求
，因此注定整個方案的尺寸難於壓縮。

SCD4x所采⽤的光聲NDIR感測法不同：該係統的紅外光源會向氣室中發射一個特定頻率的窄帶紅外光，它會激發氣室中的CO2使(shi)其(qi)發(fa)生(sheng)振(zhen)動(dong)，這(zhe)種(zhong)振(zhen)動(dong)會(hui)導(dao)致(zhi)氣(qi)體(ti)溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)，進(jin)而(er)導(dao)致(zhi)氣(qi)壓(ya)升(sheng)高(gao)。通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)紅(hong)外(wai)光(guang)源(yuan)的(de)開(kai)關(guan)，氣(qi)室(shi)內(nei)的(de)氣(qi)壓(ya)會(hui)產(chan)生(sheng)周(zhou)期(qi)性(xing)的(de)變(bian)化(hua)
，這(zhe)種(zhong)壓(ya)力(li)變(bian)化(hua)會(hui)被(bei)氣(qi)室(shi)中(zhong)內(nei)置(zhi)的(de)麥(mai)克(ke)風(feng)記(ji)錄(lu)並(bing)轉(zhuan)換(huan)為(wei)聲(sheng)波(bo)
，就(jiu)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)監(jian)測(ce)聲(sheng)波(bo)的(de)參(can)數(shu)得(de)到(dao)氣(qi)室(shi)中(zhong)CO2的濃度。

這種方法無需體積較大且複雜的光學腔，因此可以將整個傳感器的體積大大減小。比如，SCD4x的占位⾯積僅為基於傳統NDIR技術傳感器SCD30的1/5。

圖6：SCD4x與采⽤傳統NDIR技術的SCD30的外形比較（圖源：Sensirion）

同時
，在性價比、機械穩定性、傳感器輸出方麵，基於光聲NDIR感測的⽅案都有明顯的優勢。

圖7：與傳統透射式NDIR⽅案相比，基於光聲NDIR感測的SCD4x具有顯著的優勢（圖源：Sensirion）

除了上述的優勢特性
，SCD4x係列傳感器還集成了優質的濕度和溫度傳感器，可提供兩個額外傳感器輸出，可滿足智慧城市
、物聯網、汽車、暖通空調、家電和消費品等不同應用領域的要求。

圖8：SCD4x 光聲NDIR CO2傳感器功能框圖

（圖源：Sensirion）

SEN5x環境傳感器節點

細心地小夥伴們可能已經注意到，在上麵這幾款Sensirion空氣質量傳感器中
，在單一器件中已經可以實現多個指標的測量，比如SCD4x就同時可以監測CO2和溫濕度。不過要論“多合一”測量的高手
，還得是SEN5x一體化空氣質量傳感器。

圖9：SEN5x環境傳感器節點

（圖源：Sensirion）

SEN5x環境傳感器節點集顆粒物質（PM1.0/PM2.5/PM4.0/PM10）
、VOC、相對濕度和溫度傳感於⼀體，構成了⼀個完整的環境傳感器模組。Sensirion提供的專有算法
，可以實現溫度和濕度補償、VOC指數計算等功能，使得SEN5x可以很方便地集成到暖通空調和空氣質量應用中。

SEN5x具有4.5V至5.5V的電壓範圍，5V時的平均電流消耗為63mA；優化的鞘流技術令其具有很高的防塵性，使用壽命長；它還具有一個I2C接口，可與主控MCU進行通信。

圖10：SEN5x框圖

（圖源：Sensirion）

SEN5x係列傳感器包括完整的產品組合，提供不同的配置，用戶可以根據自己的目標應用選擇合適的物料。

圖11：SEN5x係列產品特性比較

（圖源：Sensirion）

本文小結

當dang我wo們men邁mai入ru智zhi能neng化hua時shi代dai
，身shen邊bian的de傳chuan感gan器qi也ye越yue來lai越yue多duo越yue來lai越yue多duo，也ye越yue來lai越yue智zhi能neng。空kong氣qi質zhi量liang傳chuan感gan器qi是shi我wo們men日ri常chang生sheng活huo中zhong高gao頻pin使shi用yong，能neng夠gou滿man足zu人ren們men健jian康kang“剛需”的關鍵技術和產品，隨著人們提升室內空氣質量訴求的強化
，相關傳感器也將迎來一波持續的增長。

不過，隨著市場的發展，對於空氣質量傳感器的要求也在升級，除了精準的測量，這些傳感器在小型化、集成度、性價比、耐用性
、低功耗，以及易用性等諸多方麵也都要不斷精進。

在這些方麵

，Sensirion提供了一係列標杆性的產品，可以幫你快速上手
、一探空氣質量的究竟。想在室內空氣監測領域有所作為的小夥伴，快來了解一下吧！

來源：Mouser

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