对未来空气质量检测的展

 随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视 ，对各种有毒、有害气 体的探测,对大气污染、工业废气的监测以及对食品和居住环境质量的检测都对 气体传感器提出了更高的要求。纳米、薄膜技术等新材料研制技术的*应用为 气体传感器集成化和智能化提供了很好的前提条件。气体传感器将在充分利用微 机械与微电子技术、计算机技术、信号处理技术、传感技术、故障诊断技术、智 能技术等多学科综合技术的基础上得到发展。研制能够同时监测多种气体的全自 动数字式的智能气体传感器将是该领域的重要研究方向。

检测空?质量的颗粒物传感器介绍以及?作原理

 颗粒物（简称为“PM"）是悬浮固体颗粒与?液滴的混合物，可被吸?体内并可能导致严重健康问题。PM 包括特性（即形状、光学属性、尺?和成分）各异的各种颗粒，但*常见的是按粒径分为?个?类。不同类别的颗粒物通常按照普通命名法“PMx"进?报告，其中“x"指悬浮颗粒混合物或“?溶胶"中的*?颗粒直径。例如，PM2.5 通常指直径为 2.5 微?及更?的可吸?颗粒，PM10 指直径为 10 微?及更?的颗粒，等等。为了评估我们呼吸的空?质量，各国政府曾将特定颗粒物种类 PM10 和 PM2.5 定为重要的监测指标 , 。这是因为PM10 颗粒会刺激眼睛和喉咙等外露器官黏膜，PM2.5 颗粒会?路通过肺部进?肺泡。PM1.0 和 PM4.0 等新颗粒物种类也将列?空?质量监测设备的监测范围。这些新的测量结果可以为传统的 PM10 和 PM2.5 指标提供其它补充信息，以便进?更好的颗粒污染分析以及根据检测的?溶胶类型（例如室内尘埃与烟雾）研发适?于特定环境的监测设备。

 颗粒物?般定义包括粒径不?于 100 纳?的颗粒。??于 100 纳?的颗粒则按“超微颗粒"（或“UFP"）进?报告，本?将不予论述。在上述颗粒物定义范围内 — 包括粒径从 0.1 到 10 微?的颗粒，颗粒越?，它们便能越深?地穿过我们的呼吸道进??液中，给我们的健康带来更?的危害。世界卫?组织 (WHO) 将悬浮颗粒物报告为 1 类致癌物和?类健康?临的*?环境风险，每年约有 1/9 的死亡?群是因其?丧?。上图显?了常见污染源的粒径范围，包括清?们曾?“质量浓度"（单位：µg/m3）测量 PM 值。这背后的原因在于，传统上*为准确的 PM 测量?法是重量测定法。这种测量程序利?预先称重的过滤器收集周围环境中按粒径进?预分类的颗粒（例如让粒径?于 2.5 微?的所有颗粒进?）。在采样期（通常为 24 ?时）结束之际，对过滤器进?称重，确定集聚的颗粒物总重量（单位为µg）。然后?过滤器质量增?值除以空?在 24 ?时通过过滤器的总体积，得到质量浓度（单位为 µg/m3）。虽然长期以来重量测定法?直被视为*准确的质量浓度测定?法，但这种?法在?常应?的普及当中存在某些限制，诸如：测量仪器笨重，价格昂贵，每次测量只能处理?种 PM 粒径（例如 PM2.5），?法进?实时采样，?且?法输出颗粒计数。因此，实时光学颗粒计数器 (OPC) 逐渐进?了空?质量监测市场。这种仪器基于不同的光学原理 — 通常是散射或吸收原理，其中*常?的光线散射。在 OPC 中，颗粒通过光源（通常是激光束），使?射光产?散射（或吸收）。然后散射光被光电?极管检测到，转化为实时颗粒计数和质量浓度值。

 ?前，光学检测是应?*为?泛的技术。这是因为光学检测易于使?，?且具有?与伦?的性价?。近年来，OPC 已经?型化??以集成到空调设备、空?质量监测器和空?净化器当中，可?于调节和控制家庭、汽车和室外环境的空?质量。

 虽然 OPC 的基本原理看起来很简单，但从实施?度看，并?所有 OPC 都以相同?式?作，其测量的空?质量主要取决于设备?程设计。光学原理对计算颗粒数量?常有效，但这种设备主要?于估算颗粒物质量浓度，?且由于颗粒物具有不同光学属性（例如形状和颜?）及不同质量密度，导致设备容易产?估算误差。因此质量估算好坏在很?程度上取决于?产商将测得光学信号转化为颗粒物质量浓度的算法。此外，内部?流?程对传感器精度和漂移也有显著影响，因为颗粒很容易积聚在光学元件（激光器、光电?极管、束流捕集器）上，如果?程设计不当，就会导致元件性能随时间流失?逐渐下降。

?作原理

虽然 OPC 的基本原理看起来很简单，但从实施?度看，并?所有 OPC 都以相同?式?作，其测量的空?质量主要取决于设备?程设计。光学原理对计算颗粒数量?常有效，但这种设备主要?于估算颗粒物质量浓度，?且由于颗粒物具有不同光学属性（例如形状和颜?）及不同质量密度，导致设备容易产?估算误差。因此质量估算好坏在很?程度上取决于?产商将测得光学信号转化为颗粒物质量浓度的算法。此外，内部?流?程对传感器精度和漂移也有显著影响，因为颗粒很容易积聚在光学元件（激光器、光电?极管、束流捕集器）上，如果?程设计不当，就会导致元件性能随时间流失?逐渐下降。