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掘金物联网大市场,气体传感器走向何方?

作者:莫伟雄 2019-03-26 10:13:31 浏览:78

  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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