空氣質(zhì)量傳感器詳解

提到空氣凈化器，從其選購到使用，網(wǎng)上各種“指南”一搜一大把。不過您真的了解您家中的空氣凈化器嗎?今天，小編帶大家了解一下但99%的用戶都可能忽略的小部件——空氣質(zhì)量傳感器。本文將為您詳細(xì)介紹空氣質(zhì)量傳感器的作用。

1.傳感器工作原理介紹

在當(dāng)前的空氣凈化領(lǐng)域，空氣質(zhì)量傳感器幾乎已經(jīng)成為凈化設(shè)備的標(biāo)配附件，其作用是對空氣中的PM2.5等顆粒物濃度進(jìn)行監(jiān)測，工作原理如下：

在傳感器內(nèi)部設(shè)有恒定光源(如紅外發(fā)光二極管)，空氣通過光線時，其中的顆粒物會對其進(jìn)行散射，造成光強(qiáng)的衰減。其相對衰減率與顆粒物的濃度成一定比例。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)一覽

在與光源對角的另一側(cè)設(shè)有光線探測器(如光電晶體管)，它能夠探測到被顆粒物反射的光線，并根據(jù)反射光強(qiáng)度輸出PWM信號(脈寬調(diào)制信號)，從而判斷顆粒物的濃度。對于不同粒徑的顆粒物(如PM10和PM2.5)，其能夠輸出多個不同的信號加以區(qū)分。

看 似簡單的工作過程中，其實(shí)包含著光線的散射、反射、光強(qiáng)的衰減以及復(fù)雜的算法，我們之所以能夠在傳感器上或以不同顏色、或以數(shù)字形式直觀看到空氣質(zhì)量指數(shù)，傳感器功不可沒。目前市場上主流的傳感器分為兩種：紅外顆粒物傳感器和激光顆粒物傳感器，在工作原理方面，二者差別并不算太大;但結(jié)構(gòu)方面卻大有不同。

空氣質(zhì)量傳感器的作用，在當(dāng)前的空氣凈化領(lǐng)域，空氣質(zhì)量傳感器幾乎已經(jīng)成為凈化設(shè)備的標(biāo)配附件，其作用是對空氣中的PM2.5等顆粒物濃度進(jìn)行監(jiān)測，工作原理如下。

2.兩大主流傳感器對比

雖然同為主流產(chǎn)品，但紅外傳感器和激光傳感器的結(jié)構(gòu)差別相當(dāng)大。紅外傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計都較為簡單，激光傳感器則顯得更為復(fù)雜。

激光VS 內(nèi)部結(jié)構(gòu)對比

設(shè)計的不同帶來的是測量精度的差異，紅外傳感器采用紅外發(fā)光二極管作為光源，而激光式傳感器則采用更為穩(wěn)定的激光二極管。

在傳感器工作過程中，必需條件之一是流動的空氣通過光源和接收器之間的交叉區(qū)域。為了驅(qū)動氣流，紅外傳感器采用電阻加熱的方式，利用熱空氣帶動周圍氣體流動;激光式傳感器則在內(nèi)部設(shè)有固定的風(fēng)機(jī)。

信號輸出方面，紅外傳感器內(nèi)部的光電晶體管只能輸出脈寬調(diào)制信號(PWM信號)，這種信號并不能直觀顯示空氣中顆粒物的濃度，需要經(jīng)過進(jìn)一步計算才能得出顆粒物濃度范圍;激光傳感器內(nèi)部光電探測器的光電效應(yīng)會產(chǎn)生電流信號，經(jīng)電路放大處理后，可得到顆粒物的濃度值，信號一般為串口輸出。

這也就解釋了為什么部分凈化器只能通過不同顏色燈光來指示空氣質(zhì)量，而其他凈化產(chǎn)品則能夠以數(shù)字形式顯示具體空氣質(zhì)量指數(shù)。

另外，紅外傳感器采用電阻加熱方式驅(qū)動氣流，顆粒物的采樣數(shù)較少，測試精度略顯不足;而激光傳感器采用風(fēng)機(jī)驅(qū)動，數(shù)據(jù)采集量足夠大，在一定程度上能夠保證數(shù)據(jù)的精確性。

當(dāng)然，高精度也是有一定副作用的——激光傳感器的壽命相較紅外傳感器更短，不過隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，目前大部分傳感器均有不錯的表現(xiàn)。

3.傳統(tǒng)設(shè)計存在嚴(yán)重缺陷!

相比于凈化器配備的空氣質(zhì)量傳感器，大部分人更熟悉的可能是常見的“霾表”，隨著空氣污染的日益嚴(yán)重，這種產(chǎn)品的市場占有率絲毫不遜色于大部分凈化器，這也正顯示了用戶對于身邊空氣質(zhì)量的關(guān)注。不過您有沒有思考過這樣一個問題：為什么在凈化器本身配備傳感器的同時，很多人仍選擇霾表來監(jiān)測室內(nèi)空氣質(zhì)量呢?

這就涉及到凈化器機(jī)身傳感器設(shè)計方式的一個嚴(yán)重缺陷：由于其工作原理所限，只能對凈化器機(jī)身周圍的一小部分空氣進(jìn)行監(jiān)測，這樣的設(shè)計并不能客觀體現(xiàn)凈化器的凈化性能。

舉個簡單的例子，一款空氣凈化器的單次凈化效率可能表現(xiàn)很好，但其結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理導(dǎo)致送風(fēng)效果較差，潔凈空氣不能有效循環(huán)。這就意味著，大部分時間，只有凈化器機(jī)身周圍的空氣是潔凈的，而用戶卻無法通過監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)這一問題。這也不能歸罪于傳感器——畢竟此時通過其內(nèi)部的空氣中顆粒物含量并不高。

針對這一嚴(yán)重缺陷，筆者對目前市面上主流凈化產(chǎn)品進(jìn)行對比，找到了一種相對更靠譜的解決方案。這一創(chuàng)新的方法來自芬蘭的空氣凈化器品牌LIFAair：采用分體設(shè)計的獨(dú)立空氣質(zhì)量傳感器，傳感器既能通過藍(lán)牙或WiFi與凈化器進(jìn)行連接，充當(dāng)傳感器兼控制器;也可用作獨(dú)立的“霾表”使用。它的日常使用場景是這樣的：

獨(dú)立設(shè)計允許我們將傳感器置于室內(nèi)任何位置，對空氣質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。其監(jiān)測數(shù)據(jù)包括二氧化碳、甲醛、PM2.5含量、溫度和濕度，基本涵蓋了關(guān)于室內(nèi)環(huán)境的所有指標(biāo)。

在每天享受室內(nèi)潔凈空氣的同時，也許你并沒有注意到機(jī)身上毫不起眼的顆粒物傳感器(部分高端機(jī)型還設(shè)有氣態(tài)污染物傳感器)，但它們的作用要比你想象的更大。不過筆者也要提醒大家，顆粒物傳感器和凈化器的濾網(wǎng)等配件一樣，也需要定期進(jìn)行清理，只需打開外部的蓋子，用棉簽進(jìn)行清潔即可，相當(dāng)簡單。