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近年来，伴随着工业4.0和工业互联网等新理念的引入、物联网概念的兴起，智能家居、可穿戴产品、智慧城市、智慧交通等领域的市场快速成长。物联网对传感器的需求急剧增大，目前全球有30~50亿个传感器，到2020年将达到1000亿个之多。 这也预示着传感器产业即将步入下一个飞速发展的黄金时期。 为此，我们也在慕尼黑上海电子展期间，采访了森尔气体传感器有限公司亚太区总经理Arvid egland，针对气体传感器的发展趋势及未来应用空间，做了深入的交流。 二氧化碳危害不容忽视 我们每分每秒的呼吸，同时则会产生二氧化碳。你是否体验过到达一个密闭环境中，有昏昏沉沉、呼吸不畅等感受？这就是二氧化碳超标所致，如果长时间呆在密闭的环境中，二氧化碳会超标使人产生不适。 据了解，室内空气二氧化碳浓度在350至450ppm之间，同一般室外环境无异；当浓度在350至1000ppm时，空气清新，呼吸顺畅；在1000到2000ppm时，人会感觉空气混浊，并开始觉得昏昏欲睡；达到2000至5000ppm时，人会感觉头痛、嗜睡、呆滞、注意力无法集中、心跳加速、轻度恶心；二氧化碳含量达到5000以上时，可能会导致严重缺氧，造成永久性脑损伤、昏迷，甚至死亡。 对此，Arvid egland解释道：“二氧化碳本身是没有毒性的，但当空气中的二氧化碳超过正常含量时，就会对人体产生有害的影响。”正是因为如此，美国、加拿大、德国、意大利、澳大利亚和日本等国家分别制定了本国的室内环境质量标准，对室内环境空气质量监测开展相应的质量控制研究。有些国家甚至强制要求室内使用新风系统，这都离不开气体传感器。 常见的气体传感器包括电化学气体传感器、催化燃烧气体传感器、半导体气体传感器、红外气体传感器等。森尔专注研发的正是红外气体传感器，它是用一个广谱的光源作为红外传感器的光源，光线穿过光路中的被测气体，透过窄带滤波片，到达红外探测器。其工作原理是基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性，利用气体浓度与吸收强度关系（朗伯-比尔Lambert-Beer定律）鉴别气体组分并确定其浓度的气体传感装置。 以CO2分析为例，红外光源发射出1～20μm的红外光，通过一定长度的气室吸后，经过一个4.26μm波长的窄带滤光片后，由红外传感器监测透过4.26μm波长红外光的强度，以此表示CO2气体的浓度。 据Arvid egland介绍，红外气体传感器具有精度高、选择性好、可靠性高、不中毒、不依赖于氧气、受环境干扰因素较小、寿命长等显著特点。这些优点将导致电化学、红外原理的气体检测仪器占领更广泛的行业高端市场，并在未来逐步成为市场主流。 低功耗智能化传感器应运而生 除此之外，红外气体传感器还应用于众多领域。大型公共场所的通风控制，像是机场、车站、办公环境、电影院、餐厅、学校等对通风有要求的环境；工业安全方面，石油、化工、发电厂、冶金焦碳等工业过程控制；在海洋运输中的制冷控制也是利用气体传感器保证海鲜、水果等食品的品质新鲜，例如，日本大金制冷、美国开利等产品都与森尔合作，采用了红外传感器装置。另外，在农业、医疗卫生和科研等领域也广泛运用。 在本届慕尼黑上海电子展上，森尔展示了创新产品sunrise，其最大的特点是超低功耗，精度也有所提升。以二氧化碳类气体检测为例，特别是在家居产品中，传统的二氧化碳模块功耗很大，电池很快就消耗完了，使用体验并不好。Sunrise模块功耗较低，可以采用普通电池，并且能够和温度及湿度传感器集成在一个检测仪中，便于安装在室内，用于实时监测室内环境质量。 在谈及传感器产业发展，Arvid egland认为：“低功耗是传感器的首要方向。作为数据采集的重要终端，传感器对于功耗的要求愈发强烈，特别是即将到来的物联网时代。然而市场上也出现了一些不和谐现象，一味强调低功耗而忽略性能精度也是非常不可取的。另一方面，集成化和智能化将成为传感器的重要趋势。这一现象在本次慕尼黑上海电子展会上也表现的非常明显，越来越多的传感模块将集成在一个装置中，形成一个完整的检测方案，同时也降低了成本。” 传感器将进一步走进生活 随着智能家居概念的兴起，传感器逐步进入到消费者家庭。Arvid egland认为：“市场对于传感器的需求，一定是越来越多。传感器在智能家居中的作用也不容忽视。没有传感器，智慧功能将无法实现，后期数据也缺乏可靠性。” 从本次展会中也可以看出，将传感器融合在智能家电中，或者监测、控制系统中，进一步保证良好的居住环境，是智能家居的发展趋势。这就要求传感器设备在精度、使用寿命、一致性等方面有所保障。 我们可以想象一下，如果气体传感设备已经在家装过程中预埋，后期肯定不希望去做维护，因为这个维护成本很高，且给用户带来很多时间上的成本和干扰，对品牌的信任度也会大打折扣。所以消费者希望使用设备寿命和性能是有保障的。在这种前提下，对传感器的品质要求会越来越高。 拿森尔传感器来说，其所有传感器的使用寿命都是15年。在这期间内，能够保证客户每一个设备各方面都可以运转非常良好，这也是森尔传感器一直以来的重要优势。 除了家庭之外，汽车也正在成为人们生活的重要一部分，车内环境对于人体的健康也非常重要。根据Arvid egland介绍，为了解决这一问题，森尔也正在汽车应用领域不断加大投入。由于车内空间比较小，温湿度和二氧化碳问题表现的尤为明显。由于汽车领域相关规范要求比较严苛，涉及产品需要满足车规要求，并能够保障安全。为此，森尔已经将车规认证提上日程，预计将在2019年将气体传感器应用到汽车领域。 小结 就当下我国发展情况而言，由于房屋密封程度、城市环境、资金成本等问题，如果二氧化碳气体传感装置大规模运用，实施难度相对较高。但正如Arvid egland所言，随着人们室内环境质量意识不断提高，将越来越重视气体传感设备，这方面市场也会愈来愈好。 |
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