隨著智慧家庭、智慧辦公概念逐漸深入人心，樓宇正變得越來越節(jié)能，但是其內(nèi)部空氣質(zhì)量正在加速惡化。人處于密閉空間時(shí)，二氧化碳的濃度將會(huì)增加，隨之下降的空氣質(zhì)量會(huì)引發(fā)嗜睡、注意力下降以及頭痛等癥狀，嚴(yán)重影響人正常的工作學(xué)習(xí)。CO?傳感器可以集成在室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測儀、空氣凈化器和智能溫控器中，在室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，商業(yè)區(qū)和住宅區(qū)的新風(fēng)機(jī)和智能通風(fēng)系統(tǒng)通常使用二氧化碳傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)通風(fēng)。

日前，盛思銳（Sensirion）推出了基于光聲傳感原理的新型二氧化碳傳感器SCD4X，為智能家居、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用場景開辟了更多可能性。得益于其小體積、高集成度的優(yōu)勢(shì)，相比于傳統(tǒng)的紅外氣體檢測技術(shù)（NDIR）傳感器方案，SCD4X在性能和價(jià)格上取得了空前突破，特別適合大批量和對(duì)成本高敏感的應(yīng)用需求。

傳統(tǒng)的二氧化碳傳感器大都是僅僅起到室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測的作用，通過監(jiān)測室內(nèi)環(huán)境的二氧化碳含量，向客戶展示空氣質(zhì)量是好的；如果二氧化碳濃度過高，需要客戶自己打開窗戶進(jìn)行通風(fēng)。新型二氧化碳傳感器可用于啟動(dòng)通風(fēng)的觸發(fā)器，以確保舒適度、健康水平和生產(chǎn)力，通過移動(dòng)APP或者LED顯示二氧化碳濃度，當(dāng)二氧化碳濃度超過臨界閾值時(shí)，引導(dǎo)用戶使用觸發(fā)裝置，更加智能化和人性化。

作為智慧家庭室內(nèi)場景中的一環(huán)，新型CO?傳感器的出現(xiàn)為其他芯片模塊、傳感器廠商提供了全新的思路，只有從技術(shù)創(chuàng)新出發(fā)，才能真正降低成本；在打破規(guī)則之前，首先要精通并掌握它們。那么新型二氧化碳傳感器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)又在哪里呢？二氧化碳傳感器是氣體傳感器的一種，讓我們來簡單認(rèn)識(shí)一下氣體傳感器的種類。

一、氣體傳感器種類介紹

氣體傳感器類型多樣，主要包括粉塵傳感器、二氧化碳傳感器、有毒氣體傳感器等。粉塵傳感器可以檢測周圍空氣中粉塵顆粒濃度的大小，主要有家用空氣凈化器，空氣品質(zhì)檢測儀，新風(fēng)系統(tǒng)空調(diào)，消費(fèi)類電子產(chǎn)品等；二氧化碳傳感器是用于檢測二氧化碳濃度的儀器，主要有新風(fēng)系統(tǒng)，農(nóng)牧業(yè)二氧化碳監(jiān)控，空氣品質(zhì)檢測儀，車載凈化器等；有毒氣體傳感器是用于檢測一氧化碳、臭氧濃度的儀器，主要有甲醛檢測儀，煤氣探測器，惡臭檢測儀，乙烷檢測器等；其他還有運(yùn)用于檢測可燃?xì)?、氧氣、酒精的傳感器?/span>

二、氣體傳感器應(yīng)用領(lǐng)域介紹

三、氣體傳感器市場規(guī)模與競爭格局

全球氣體傳感器規(guī)模持續(xù)增長。2020年，全球氣體傳感器總體規(guī)模約為11-12億美元，預(yù)計(jì)到2026年將達(dá)到22億美元規(guī)模，年復(fù)合增長率約為10.9%。

? 海外氣體傳感器行業(yè)參與者：城市技術(shù)（CityTechnology）、費(fèi)加羅（Figaro）、安費(fèi)諾（Amphenol）、博世（Bosch）、盛思銳（Sensirion）、森爾（Senseair）等。

? 國內(nèi)氣體傳感器行業(yè)參與者：漢威科技（煒盛電子）、四方光電、攀藤科技、北京益杉、深圳藍(lán)月等。其中，根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020年漢威與子公司煒盛的氣體傳感器在全球市占率約為4%。

四、氣體傳感器技術(shù)路徑介紹

不同技術(shù)路線的氣體傳感器有望并行發(fā)展，光學(xué)技術(shù)傳感器市場份額不斷上升。由于對(duì)于高精度測量的需求不斷增加，光學(xué)傳感器成本不斷下降，光學(xué)傳感器市場份額占比不斷走高。根據(jù)市場咨詢公司Yole Development和Mordor Intelligence統(tǒng)計(jì)，全球氣體傳感器市場中電化學(xué)、紅外、半導(dǎo)體技術(shù)共同占據(jù)了95%以上的市場份額，其中，應(yīng)用電化學(xué)、半導(dǎo)體技術(shù)的氣體傳感器占比分別達(dá)44.2%、38.3%，應(yīng)用紅外技術(shù)的氣體傳感器占有15.1%。2018年應(yīng)用電化學(xué)、紅外和催化燃燒技術(shù)的氣體傳感器市場份額提升，而應(yīng)用半導(dǎo)體技術(shù)的氣體傳感器份額顯著下降。

五、新型二氧化碳傳感器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

盛思銳在傳感器微型化方面深厚的專業(yè)知識(shí)，使其在二氧化碳傳感器方面邁出了突破性一步。新型的SCD40于美國圣何塞傳感器展上斬獲2019年最佳傳感器大獎(jiǎng)（Best of Sensors Awards 2019），主要得益于以下幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：1、盛思銳的CMOSens專利技術(shù)——尺寸小；2、采用LGA貼片封裝：可回流焊接；3、光聲傳感原理造就高機(jī)械穩(wěn)定性；4、集成最佳的濕度和溫度（RH/T）傳感器。

SCD40的尺寸為10mm*10mm*7mm，與前一代的SCD30相比，尺寸縮小了5倍；利用光聲學(xué)傳感原理，在不影響傳感器性能的前提下，SCD40光學(xué)共振腔的尺寸得以大幅度減小。這有利于最大自由度的設(shè)計(jì)和應(yīng)用開發(fā)，通過最小的組件有效整合成本和空間，造就超高的性價(jià)比。

▲新型SCD40二氧化碳傳感器在尺寸上 幾乎是原來方案的1/5 目前市場上的二氧化碳傳感器主要是應(yīng)用NDIR紅外氣體方案，其工作原理是基于不同氣體分子的近紅外光譜選擇吸收特性，利用氣體濃度與吸收強(qiáng)度關(guān)系（朗伯-比爾定律）鑒別氣體組分并確定其濃度的氣體傳感裝置。

以SCD30為例，紅外光源發(fā)射出一段范圍的紅外光，通過一個(gè)4.2um波長的窄帶濾波片后，由紅外傳感器監(jiān)測透過4.2um波長紅外光（其他波長）的強(qiáng)度，以此表示CO?氣體的濃度。而SCD40的光聲傳感方案則不同，傳感器信號(hào)由4.2um處的光聲轉(zhuǎn)換信號(hào)表征，CO?濃度越高，聲音信號(hào)越大。

光聲傳感原理已經(jīng)推出幾十年，但是到目前為止都僅僅是作為昂貴的實(shí)驗(yàn)室場景的儀器；通過規(guī)模經(jīng)濟(jì)和高比例的自制零部件降低價(jià)格，CMOSens專利技術(shù)使得光聲傳感的應(yīng)用邁出了突破性的一步。