空氣質(zhì)量傳感器詳解

提到空氣凈化器，從其選購到使用，網(wǎng)上各種“指南”一搜一大把。不過(guò)您真的了解您家中的空氣凈化器嗎?今天，小編帶大家了解一下但99%的用戶(hù)都可能忽略的小部件——空氣質(zhì)量傳感器。本文將為您詳細介紹空氣質(zhì)量傳感器的作用。

1.傳感器工作原理介紹

在當前的空氣凈化領(lǐng)域，空氣質(zhì)量傳感器幾乎已經(jīng)成為凈化設備的標配附件，其作用是對空氣中的PM2.5等顆粒物濃度進(jìn)行監測，工作原理如下：

在傳感器內部設有恒定光源(如紅外發(fā)光二極管)，空氣通過(guò)光線(xiàn)時(shí)，其中的顆粒物會(huì )對其進(jìn)行散射，造成光強的衰減。其相對衰減率與顆粒物的濃度成一定比例。

內部結構一覽

在與光源對角的另一側設有光線(xiàn)探測器(如光電晶體管)，它能夠探測到被顆粒物反射的光線(xiàn)，并根據反射光強度輸出PWM信號(脈寬調制信號)，從而判斷顆粒物的濃度。對于不同粒徑的顆粒物(如PM10和PM2.5)，其能夠輸出多個(gè)不同的信號加以區分。

看 似簡(jiǎn)單的工作過(guò)程中，其實(shí)包含著(zhù)光線(xiàn)的散射、反射、光強的衰減以及復雜的算法，我們之所以能夠在傳感器上或以不同顏色、或以數字形式直觀(guān)看到空氣質(zhì)量指數，傳感器功不可沒(méi)。目前市場(chǎng)上主流的傳感器分為兩種：紅外顆粒物傳感器和激光顆粒物傳感器，在工作原理方面，二者差別并不算太大;但結構方面卻大有不同。

空氣質(zhì)量傳感器的作用，在當前的空氣凈化領(lǐng)域，空氣質(zhì)量傳感器幾乎已經(jīng)成為凈化設備的標配附件，其作用是對空氣中的PM2.5等顆粒物濃度進(jìn)行監測，工作原理如下。

2.兩大主流傳感器對比

雖然同為主流產(chǎn)品，但紅外傳感器和激光傳感器的結構差別相當大。紅外傳感器的內部結構和電路設計都較為簡(jiǎn)單，激光傳感器則顯得更為復雜。

激光VS 內部結構對比

設計的不同帶來(lái)的是測量精度的差異，紅外傳感器采用紅外發(fā)光二極管作為光源，而激光式傳感器則采用更為穩定的激光二極管。

在傳感器工作過(guò)程中，必需條件之一是流動(dòng)的空氣通過(guò)光源和接收器之間的交叉區域。為了驅動(dòng)氣流，紅外傳感器采用電阻加熱的方式，利用熱空氣帶動(dòng)周?chē)鷼怏w流動(dòng);激光式傳感器則在內部設有固定的風(fēng)機。

信號輸出方面，紅外傳感器內部的光電晶體管只能輸出脈寬調制信號(PWM信號)，這種信號并不能直觀(guān)顯示空氣中顆粒物的濃度，需要經(jīng)過(guò)進(jìn)一步計算才能得出顆粒物濃度范圍;激光傳感器內部光電探測器的光電效應會(huì )產(chǎn)生電流信號，經(jīng)電路放大處理后，可得到顆粒物的濃度值，信號一般為串口輸出。

這也就解釋了為什么部分凈化器只能通過(guò)不同顏色燈光來(lái)指示空氣質(zhì)量，而其他凈化產(chǎn)品則能夠以數字形式顯示具體空氣質(zhì)量指數。

另外，紅外傳感器采用電阻加熱方式驅動(dòng)氣流，顆粒物的采樣數較少，測試精度略顯不足;而激光傳感器采用風(fēng)機驅動(dòng)，數據采集量足夠大，在一定程度上能夠保證數據的精確性。

當然，高精度也是有一定副作用的——激光傳感器的壽命相較紅外傳感器更短，不過(guò)隨著(zhù)技術(shù)的不斷改進(jìn)，目前大部分傳感器均有不錯的表現。

3.傳統設計存在嚴重缺陷!

相比于凈化器配備的空氣質(zhì)量傳感器，大部分人更熟悉的可能是常見(jiàn)的“霾表”，隨著(zhù)空氣污染的日益嚴重，這種產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率絲毫不遜色于大部分凈化器，這也正顯示了用戶(hù)對于身邊空氣質(zhì)量的關(guān)注。不過(guò)您有沒(méi)有思考過(guò)這樣一個(gè)問(wèn)題：為什么在凈化器本身配備傳感器的同時(shí)，很多人仍選擇霾表來(lái)監測室內空氣質(zhì)量呢?

這就涉及到凈化器機身傳感器設計方式的一個(gè)嚴重缺陷：由于其工作原理所限，只能對凈化器機身周?chē)囊恍〔糠挚諝膺M(jìn)行監測，這樣的設計并不能客觀(guān)體現凈化器的凈化性能。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，一款空氣凈化器的單次凈化效率可能表現很好，但其結構設計不合理導致送風(fēng)效果較差，潔凈空氣不能有效循環(huán)。這就意味著(zhù)，大部分時(shí)間，只有凈化器機身周?chē)目諝馐菨崈舻?，而用?hù)卻無(wú)法通過(guò)監測數據發(fā)現這一問(wèn)題。這也不能歸罪于傳感器——畢竟此時(shí)通過(guò)其內部的空氣中顆粒物含量并不高。

針對這一嚴重缺陷，筆者對目前市面上主流凈化產(chǎn)品進(jìn)行對比，找到了一種相對更靠譜的解決方案。這一創(chuàng )新的方法來(lái)自芬蘭的空氣凈化器品牌LIFAair：采用分體設計的獨立空氣質(zhì)量傳感器，傳感器既能通過(guò)藍牙或WiFi與凈化器進(jìn)行連接，充當傳感器兼控制器;也可用作獨立的“霾表”使用。它的日常使用場(chǎng)景是這樣的：

獨立設計允許我們將傳感器置于室內任何位置，對空氣質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。其監測數據包括二氧化碳、甲醛、PM2.5含量、溫度和濕度，基本涵蓋了關(guān)于室內環(huán)境的所有指標。

在每天享受室內潔凈空氣的同時(shí)，也許你并沒(méi)有注意到機身上毫不起眼的顆粒物傳感器(部分高端機型還設有氣態(tài)污染物傳感器)，但它們的作用要比你想象的更大。不過(guò)筆者也要提醒大家，顆粒物傳感器和凈化器的濾網(wǎng)等配件一樣，也需要定期進(jìn)行清理，只需打開(kāi)外部的蓋子，用棉簽進(jìn)行清潔即可，相當簡(jiǎn)單。