許多國家和國際組織一直致力于制定各種指導(dǎo)方針.監(jiān)測工業(yè)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn).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(jìn)行認(rèn)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(zhǔn)的準(zhǔn)的儀器。結(jié)合粒子探測器的數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步用于計(jì)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(fēng)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(shù)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(xué)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(shù)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(zhǔn)或批準(zhǔn)。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(hù)。這限制了它們在廣泛氣體監(jiān)測中的廣泛應(yīng)用。

第二個(gè)是基于不同設(shè)計(jì)原理的傳統(tǒng)氣體傳感器，如電化學(xué)和金屬氧化物（MOx） 、Pellistor、非色散紅外 （NDIR） 或其他。為了應(yīng)對目前氣體傳感器的廣泛應(yīng)用，如消費(fèi)者可用的房間/內(nèi)外AQM、不同領(lǐng)域的應(yīng)用，如醫(yī)療診斷和國土安全，人們對價(jià)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(shù)和制造規(guī)范，包括電化學(xué)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(shù)。這些技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了功率的提高.優(yōu)化成本和尺寸。特別是尺寸的進(jìn)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(diǎn)，以跟上新應(yīng)用程序的要求。

在參與調(diào)查的公司中，目標(biāo)應(yīng)用范圍從個(gè)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(guān)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(yīng)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(shù)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(zhǔn)和價(jià)格，以及每個(gè)參數(shù)對其應(yīng)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(jìn)行了評估。傳感器系統(tǒng)包含校準(zhǔn).輔助組件，如數(shù)據(jù)傳輸和傳感器邏輯。

精度：當(dāng)測量沒有混合氣體時(shí)，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(biāo)氣體的能力，同時(shí)減少其他氣體的干擾。報(bào)告中還提到了其他問題，如漂移和校準(zhǔn)。

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

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(shè)備使用的技術(shù)。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(xué)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(bào)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(yīng)等于監(jiān)測氣體濃度變化的預(yù)期時(shí)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(fēng)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(shè)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(jìn)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(shè)計(jì)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(shù)也可以優(yōu)化功耗。

校準(zhǔn)：參與調(diào)查的公司存儲特定應(yīng)用程序的校準(zhǔn)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(jìn)行校準(zhǔn)，但也希望提供離線校準(zhǔn)（End of Line CalibraTIon）選擇。令人驚訝的是，這些公司表示，他們愿意在進(jìn)行離線校準(zhǔn)，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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

價(jià)格：對于目前氣體傳感器的定價(jià)，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(zhǔn).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(yù)期價(jià)格范圍從大量消費(fèi)設(shè)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(shù)進(jìn)步使降低成本成為可能。例如，體硅技術(shù)通常使用MEMS解決方案有可能降低成本，盡管這些技術(shù)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(luò)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(zhǔn)MEMS業(yè)界已將其確定為降低成本的關(guān)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(biāo)準(zhǔn)：大多數(shù)公司認(rèn)為氣體傳感器的測試標(biāo)準(zhǔn)非常重要，并支持使用該標(biāo)準(zhǔn)。半個(gè)多世紀(jì)以來，符合成熟性能標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用種新興市場，標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用傳感器性能的常用指標(biāo)，設(shè)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(guān)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(shè)計(jì)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(yàn)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(dāng)代跨學(xué)科方法也在不斷促進(jìn)新型氣體傳感器功能的發(fā)展和市場的增長。電子設(shè)備.氣體過濾器.包裝和板載數(shù)據(jù)分析的進(jìn)展確實(shí)可以提高傳感器的穩(wěn)定性和精度。人工智能技術(shù)和板載數(shù)據(jù)分析的預(yù)測模型和算法也更強(qiáng)大，對提高傳感器性能具有重要意義。