室内空气质量如何？Sensirion传感器帮你一探究竟

室内空气质量的关键指标

为了改善室内空气质量，一方面人们通过制定相关的法规和标准，划定室内空气质量的“红线”；另一方面，人们也在努力尝试通过更有效的技术手段，去优化空气质量，比如通过空调新风系统加速室内空气的流通，以物理或化学的方法吸附污染物或对其进行无害化的“中和”处理……但所有这些举措的前提，都是要对室内空气质量进行一个准确的测量。

一般来讲，衡量室内空气质量的好坏，需要监测以下几个重要的指标：

掌握了上述这些关键的指标数据，你就可以对室内空气质量心知肚明，进而及时触发优化空气质量的设备，提供一个健康、舒适的室内环境。

感测室内空气质量的传感器

当然，对于这些室内空气质量的感知和洞察，离不开能够精准测量这些关键指标参数的传感器。人们对室内空气质量的关注，也为相关的传感器提供了用武之地。

如果说人们对室内空气质量传感器有什么要求，那么排在第一位的肯定是“测得准”，毕竟能够提供及时、精准地测量，是一款优秀传感器产品的基本功。不过针对室内空气测量这个应用场景，“测得准”并不是唯一的设计要求，除此之外其他的一些特性也同样十分关键。

Sensirion室内空气质量传感方案

Sensirion的SGP41 CMOSens^®/MOXSens^® 数字空气质量传感器是一款完整、易用的单芯片传感器系统，内置数字I²C接口和温度控制微热板，可以提供VOC和NOx室内空气质量监测。

SGP41为MOX（金属氧化物）传感器。MOX材料是可变电阻器，可对所接触气体中特定的化学物质做出响应——在“干净”的空气环境中，MOX的电阻可能为数兆欧姆；而在加热条件下，如果存在特定气体，MOX材料的电阻将显著下降至数十千欧姆；当不加热和/或不接触被测气体时，MOX电阻则恢复为高阻状态。

SGP41及其气体指数算法具有较高的稳健性，可实现独特的长期稳定性和低漂移，使用寿命可超过10年；其采用2.44 mm²x 0.85mm的DFN封装，可在空间有限的应用中使用；在3.3V时功耗仅为3.2mA。

总体来讲，这是一款可靠耐用、小型化、低功耗的集成化解决方案，可以帮助客户轻松搞定室内VOC和NOx的监测。

SHT4x数字温湿度传感器是Sensirion的第四代温湿度传感器，全系列的产品可以满足不同精度的测量要求，可在宽测量范围内提供恒定温度精度——其工作相对湿度范围为0%至100%，工作温度范围为-40°C至+125°C，可在冷凝下工作。

该温湿度传感器具有很宽的电压范围（1.08V至3.6V），超低的功耗（空闲电流为80nA），以及紧凑的外形（1.5mm x 1.5mm x 0.5mm小型QFN封装）。

此外，SHT4x已完全校准，具有线性化数字输出、NIST可追溯性和I²C快速模式+接口。由于采用卷带封装，很适合标准SMD组装工艺，因此无论是在开发还是在生产上，都能为用户提供很大的便利性。

SCD4x是一个“微型”的CO₂和温湿度传感器，从名称中可以看出，其显著的特点就是“小”，体积仅为1cm³。之所以可以实现微型化，是因为SCD4x采用了独特的光声感测法（Photoacoustic）。

以往常见的CO₂传感器采用的是非分散红外（NDIR）测量方案，其工作原理是气体被抽入或扩散到光学腔中，由于CO₂对特定波长（4.26μm）的红外光有较强的吸收作用，因此通过测量光学腔中红外光线被吸收程度，就能够计算出空间中气体CO₂的浓度。这种方法的特点是精度高，但是为了确保精度，对光学腔的体积有下限要求，因此注定整个方案的尺寸难于压缩。

SCD4x所采⽤的光声NDIR感测法不同：该系统的红外光源会向气室中发射一个特定频率的窄带红外光，它会激发气室中的CO₂使其发生振动，这种振动会导致气体温度升高，进而导致气压升高。通过控制红外光源的开关，气室内的气压会产生周期性的变化，这种压力变化会被气室中内置的麦克风记录并转换为声波，就可以通过监测声波的参数得到气室中CO₂的浓度。

这种方法无需体积较大且复杂的光学腔，因此可以将整个传感器的体积大大减小。比如，SCD4x的占位⾯积仅为基于传统NDIR技术传感器SCD30的1/5。

同时，在性价比、机械稳定性、传感器输出方面，基于光声NDIR感测的⽅案都有明显的优势。

除了上述的优势特性，SCD4x系列传感器还集成了优质的湿度和温度传感器，可提供两个额外传感器输出，可满足智慧城市、物联网、汽车、暖通空调、家电和消费品等不同应用领域的要求。

细心地小伙伴们可能已经注意到，在上面这几款Sensirion空气质量传感器中，在单一器件中已经可以实现多个指标的测量，比如SCD4x就同时可以监测CO₂和温湿度。不过要论“多合一”测量的高手，还得是SEN5x一体化空气质量传感器。

SEN5x环境传感器节点集颗粒物质（PM1.0/PM2.5/PM4.0/PM10）、VOC、相对湿度和温度传感于⼀体，构成了⼀个完整的环境传感器模组。Sensirion提供的专有算法，可以实现温度和湿度补偿、VOC指数计算等功能，使得SEN5x可以很方便地集成到暖通空调和空气质量应用中。

SEN5x具有4.5V至5.5V的电压范围，5V时的平均电流消耗为63mA；优化的鞘流技术令其具有很高的防尘性，使用寿命长；它还具有一个I²C接口，可与主控MCU进行通信。

SEN5x系列传感器包括完整的产品组合，提供不同的配置，用户可以根据自己的目标应用选择合适的物料。

本文小结

当我们迈入智能化时代，身边的传感器也越来越多越来越多，也越来越智能。空气质量传感器是我们日常生活中高频使用，能够满足人们健康“刚需”的关键技术和产品，随着人们提升室内空气质量诉求的强化，相关传感器也将迎来一波持续的增长。

不过，随着市场的发展，对于空气质量传感器的要求也在升级，除了精准的测量，这些传感器在小型化、集成度、性价比、耐用性、低功耗，以及易用性等诸多方面也都要不断精进。

在这些方面，Sensirion提供了一系列标杆性的产品，可以帮你快速上手、一探空气质量的究竟。想在室内空气监测领域有所作为的小伙伴，快来了解一下吧！