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各种气体传感器的性能特点

发布时间:2020-07-30 22:14  

  空气质量问题每年造成的人类死亡已经超过艾滋病和疟疾的总和。而低成本环境监测设备的缺乏,使个人无法采取有效的措施来改善空气质量。目前的环境监测方法成本较高且空间覆盖率低,使其对于个人应用的实用性受到限制。

  环境气体传感器技术已经久经市场验证,新的制造工艺可以实现尺寸更小、功耗更低且选择性更好的传感器。这为环境监测产业提供了机遇,使先进的气体传感器能够集成到更多低成本设备中,以及智能手机、可穿戴设备等日常消费电子产品中。未来,各种气体检测原理都会被用于环境中多种污染物的检测和评估。

  与此同时,气体传感器将在物联网发展中扮演关键角色,并在智能家居和智慧城市等领域得到广泛应用。采暖、通风和空调(HVAC)系统、空气净化器、智能窗户和其他应用都将采用气体传感器来改善人们的生活品质。预计,智能家居和智慧城市应用的气体传感器市场将持续高速增长。

  在本报告中,英国知名研究机构IDTechEx提供了2020年~2030年全球环境气体传感器市场的十年期预测。报告调研的大气污染物包括挥发性有机化合物(VOC)、甲醛、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)以及氮氧化物(NOx)等。许多污染物在某些区域内存在的浓度相近。因此,环境气体监测应用对于选择性气体传感器的需求更大。随着人们对雾霾的认识和关注度日益增高,环境气体监测领域的另一个焦点将是微米级的颗粒污染物。

  微机电系统(MEMS)和丝网印刷技术为气体传感器的小型化打开了大门,使这些微型化气体传感器能够集成进入智能手机和可穿戴设备等消费电子产品。IDTechEx预计这些微型传感器的应用将快速增长,并在我们的日常生活中快速普及。本报告重点介绍了主要新兴市场应用的先进微型气体传感器的技术创新。

  目前市场上可用于消费类应用的气体传感技术主要包括金属氧化物半导体(MOS)、电化学检测(EC)、光电离式(PID)和红外(IR)检测等技术。MEMS技术使MOS气体传感器成功实现微型化。多家传统气体传感器制造商扩大了它们的产品组合,生产基于MEMS技术的气体传感器,另外,还有许多新厂商进入了MEMS气体传感器市场。

  得益于低成本、低价格和大规模制造能力,基于MEMS的MOS气体传感器迅速获得消费电子市场的青睐,用于各种智能设备、新型车用气体传感器、呼吸分析仪等。但是,对于需要更高灵敏度和选择性的气体传感应用(例如智慧城市应用等),电化学气体传感器通常仍是首选。例如,美国SPEC Sensors便成功利用丝网印刷技术实现了电化学气体传感器的小型化。

  本报告将这些先进气体传感技术与传统方案(例如紫外吸收或滤膜动态测量系统)进行了对比分析。真正的AG网址是哪个!先进气体传感器为获取环境信息提供了更好的空间覆盖,这是传统监测方法无法比拟的。而MEMS技术和丝网印刷技术为这些传感器的小型化打开了大门,这是未来气体传感器得到广泛应用的关键。

  目前,环境气体传感器市场主要由汽车产业主导,汽车利用气体传感器来控制车厢内气体的自动流通。未来几年,IDTechEx预计气体传感器将在移动设备和空气净化器等多个新兴市场获得大幅增长。

  近来,市场大举投入开发具有更高选择性和分辨率的替代设备。例如,电子鼻(eNose或人工嗅觉)便是主要的研究方向之一。这是一种具有多个传感元件的气体传感器,能够利用传感器阵列和模式识别系统(例如人工智能神经网络)来重现人类的嗅觉功能。新型场不对称离子迁移谱(FAIMS)则是另一种有前景的技术,该技术利用在电场下,离子根据大小、质量和形状所具有的不同离子迁移率,从而在气相中实现高效的离子分离。

  气体传感技术的发展为许多新兴市场打开了大门。物联网生态系统正越来越多地应用气体传感器,以监测环境空气质量,例如可穿戴设备、智慧城市、智能家居电子产品以及汽车舒适性先进应用等。其中,先进气体传感技术应用的另一个重要趋势是呼吸分析仪,旨在通过检测呼出气体中的生物标志物来进行非侵入性诊断。对于医疗和制药厂商来说,开发符合临床诊断要求的新型呼吸分析仪将是未来几年的关键策略之一。预计到2030年,整个环境气体传感器市场规模将超过38亿美元。

  本报告全面研究了目前市售的采用气体传感器监测环境的设备,包括移动设备、可穿戴设备、空气净化器、汽车、智慧城市以及室内空气质量检测等。