許多國家和國際組織一直致力于制定各種指導方針.監(jiān)測工業(yè)法規(guī)和標準.醫(yī)療.戶外.室內(nèi)辦公室和居住環(huán)境中的空氣質(zhì)量。根據(jù)這些指南，制造商可以對其產(chǎn)品進行認證，也可以讓用戶了解可接受的氣體污染物水平。

四種主要的室外空氣污染物是O3、NO2、SO2和CO，這些氣體都可以使用EPA批準的準的儀器。結(jié)合粒子探測器的數(shù)據(jù)，可以進一步用于計算空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）。室內(nèi)空氣中的揮發(fā)物更具體，取決于是住宅還是辦公樓.人員數(shù)量.家具類型.通風系統(tǒng)等因素。主要揮發(fā)物包括CO2.甲醛和苯。

空氣污染物監(jiān)測的重要性與日俱增，但現(xiàn)有的技術解決方案并不能滿足現(xiàn)代用戶對數(shù)據(jù)質(zhì)量和成本效益的期望。

氣體監(jiān)測傳感器的類型

空氣質(zhì)量監(jiān)測（AQM）氣體分析儀有兩種類型。根據(jù)監(jiān)管部門的接受程度，傳統(tǒng)的分析儀器仍然排在第一位，比如氣相色譜 （GC）、質(zhì)譜 （MS）、化學發(fā)光 （CL）、紫外/可見 UV/VIS、激光和光聲系統(tǒng)。多年來，這些現(xiàn)場便攜式.即使是傳統(tǒng)的可穿戴技術也表現(xiàn)出了出色的性能，其中大部分已經(jīng)獲得EPA.世界衛(wèi)生組織（WHO）以及其他國家和國際組織的批準或批準。但是對于用戶來說，傳統(tǒng)的分析儀也有很多缺陷，比如使用成本太高.電力需求量大，通常需要頻繁維護。這限制了它們在廣泛氣體監(jiān)測中的廣泛應用。

第二個是基于不同設計原理的傳統(tǒng)氣體傳感器，如電化學和金屬氧化物（MOx） 、Pellistor、非色散紅外 （NDIR） 或其他。為了應對目前氣體傳感器的廣泛應用，如消費者可用的房間/內(nèi)外AQM、不同領域的應用，如醫(yī)療診斷和國土安全，人們對價格合理、高性能傳感器的需求凸顯。

近年來，氣體傳感器制造商采用了一些新技術和制造規(guī)范，包括電化學傳感器中的非水電解質(zhì)，以及MOx、Pellistor和NDIR微加工用于傳感器MEMS技術。這些技術的進步促進了功率的提高.優(yōu)化成本和尺寸。特別是尺寸的進步更加引人注目，一些現(xiàn)代傳感器的尺寸甚至從櫻桃的尺寸縮小到一粒米的尺寸。

氣體傳感器的市場發(fā)展趨勢

為了了解AO7407氣體傳感器市場不斷增長的趨勢，SEMIMEMS與傳感器行業(yè)聯(lián)盟（MSIG）我們聯(lián)系了許多氣體傳感器系統(tǒng)開發(fā)人員，研究現(xiàn)有的傳感器模塊是否能夠滿足他們的需求，并澄清傳感器制造商需要解決的共同痛點，以跟上新應用程序的要求。

在參與調(diào)查的公司中，目標應用范圍從個人健康監(jiān)測到智能城市的大規(guī)模環(huán)境監(jiān)測。大多數(shù)公司指出，空氣質(zhì)量是他們關注的主要參數(shù)。盡管用例不同，但大多數(shù)公司希望他們的應用程序在室內(nèi)外環(huán)境中以相同的高精度工作。

然而，調(diào)查結(jié)果表明，沒有適合所有用例的解決方案。不同的室內(nèi)外污染物具有不同的檢測技術能力。

調(diào)查收集了傳感器的參數(shù)數(shù)據(jù)，包括精度.尺寸.數(shù)據(jù)速率.功耗.校準和價格，以及每個參數(shù)對其應用程序的影響。這些公司還對裸體傳感元件和傳感器系統(tǒng)進行了評估。傳感器系統(tǒng)包含校準.輔助組件，如數(shù)據(jù)傳輸和傳感器邏輯。

精度：當測量沒有混合氣體時，大約一半的受訪公司對市場上現(xiàn)有傳感器的精度感到滿意。氣體傳感器制造商正在努力提高傳感器選擇目標氣體的能力，同時減少其他氣體的干擾。報告中還提到了其他問題，如漂移和校準。

近年來，氣體傳感器在大多數(shù)關鍵性能參數(shù)上都有了很大的提高。MEMS新技術也越來越全面地利用傳感器硬件.為了提高性能，達到與傳統(tǒng)分析儀器解決方案相當?shù)男阅芩?，集成氣體過濾器和軟件技術。

尺寸:本次調(diào)查涉及的傳感器包裝尺寸為3mmx3mm到10mmx10mm不等待。氣體傳感器的尺寸取決于設備使用的技術。金屬氧化物傳感器的尺寸可以很小，滿足3mmx3mm的尺寸要求；和NDIR、電化學和Pellistor傳感器比較大。

數(shù)據(jù)速率：大多數(shù)參與調(diào)查的公司沒有報告他們喜歡的數(shù)據(jù)速率，提供信息的頻率從每秒一次到每10分鐘不等。一般來說，氣體傳感器的數(shù)據(jù)速率應等于監(jiān)測氣體濃度變化的預期時間常數(shù)。例如，智能辦公樓可以根據(jù)被監(jiān)控房間的體積和空氣交換速率，每1-10分鐘檢測一次二氧化碳濃度的變化。相比之下，考慮到室外風模式的動態(tài)條件，在智能城市的城市環(huán)境中次，以檢測智能城市城市環(huán)境中公交車站附近氣體的突變。

功耗：根據(jù)各公司提交的數(shù)據(jù)，功耗范圍為100W到1W不等待。我們推測，如此廣泛的范圍可以歸因于設備是電池電源還是線路電源。氣體傳感器是系統(tǒng)的一部分，通常需要在系統(tǒng)功耗和數(shù)據(jù)速率之間進行直接權(quán)衡，降低數(shù)據(jù)速率將有助于降低功耗。然而，現(xiàn)代氣體傳感器系統(tǒng)設計具有數(shù)字接口和可編程性，使用睡眠模式.斷電或其它類似技術也可以優(yōu)化功耗。

校準：參與調(diào)查的公司存儲特定應用程序的校準參數(shù)，無論是裸傳感器元件還是傳感器系統(tǒng)。大多數(shù)公司希望在出廠前對氣體傳感器系統(tǒng)進行校準，但也希望提供離線校準（End of Line CalibraTIon）選擇。令人驚訝的是，這些公司表示，他們愿意在進行離線校準，盡管這通常會增加成本。這一意愿表明了高精度的重要性，所有公司都愿意與傳感器制造商合作實現(xiàn)這一目標。

價格：對于目前氣體傳感器的定價，公司的滿意度參差不齊，這取決于他們是否購買裸體傳感器元件或包含校準.數(shù)據(jù)傳輸.傳感器感器邏輯或其他功能的傳感器系統(tǒng)。預期價格范圍從大量消費設備的幾美元到工業(yè)或汽車的10美元以上。

最新的氣體傳感技術進步使降低成本成為可能。例如，體硅技術通常使用MEMS解決方案有可能降低成本，盡管這些技術不是目前廣泛使用的氣體傳感器解決方案。此外，大多數(shù)非氣體傳感器MEMS平臺集成了數(shù)字功能，這使得它們更容易被更大的傳感器網(wǎng)絡控制或集成，從而降低了這些傳感器的總擁有成本，從而為最終用戶降低了這些傳感器的總擁有成本（TCO）。傳感器系統(tǒng)校準MEMS業(yè)界已將其確定為降低成本的關鍵步驟，是傳感器系統(tǒng)成本的任何重要組成部分。

氣體傳感器測試標準：大多數(shù)公司認為氣體傳感器的測試標準非常重要，并支持使用該標準。半個多世紀以來，符合成熟性能標準的氣體傳感器已被用于住宅和工業(yè)安全市場。氣體傳感器的應用種新興市場，標準化將幫助用戶更有效地使用氣體傳感器。

SEMIMSIG為了幫助氣體傳感器用戶和制造商更好地應用傳感器性能的常用指標，設備工作組最近發(fā)布了氣體傳感器參數(shù)摘要——《SEMI MS14，氣體傳感器關鍵參數(shù)指南》。

結(jié)語

現(xiàn)有的現(xiàn)有的傳感器已經(jīng)能夠以低成本設計獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，氣體傳感器制造商可以借鑒經(jīng)驗開發(fā)現(xiàn)代氣體傳感器。氣體傳感器的革命和起飛也需要提高精度。當代跨學科方法也在不斷促進新型氣體傳感器功能的發(fā)展和市場的增長。電子設備.氣體過濾器.包裝和板載數(shù)據(jù)分析的進展確實可以提高傳感器的穩(wěn)定性和精度。人工智能技術和板載數(shù)據(jù)分析的預測模型和算法也更強大，對提高傳感器性能具有重要意義。