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PM2.5檢測之爭:紅外PK激光如何選擇?

星之球科技 來源:傳感器前線2016-04-24 我要評論(0 )   

 隨著國內(nèi)空氣凈化器市場的高速增長,粉塵傳感器技術(shù)也是發(fā)展迅猛,尤其是激光粉塵傳感器得到了快速發(fā)展,國內(nèi)廠家也紛紛推出自家的激光粉塵傳感器。2014年至2015年是...

        近年來,霧霾天氣在我國頻繁多發(fā),空氣污染時刻影響著我們的健康,空氣質(zhì)量問題已引起全社會高度關(guān)注。隨著人們生活水平日益提高以及全民健康意識的不斷提升,空氣質(zhì)量監(jiān)測和空氣凈化類產(chǎn)品得到了廣泛關(guān)注,惹人注目的是空氣監(jiān)測、凈化類產(chǎn)品的智能化極致體驗(yàn),讓清新空氣不再是奢求!
  在巨大市場需求的推動下,國內(nèi)空氣凈化器市場的發(fā)展迅速,新老品牌激烈角逐。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),在2015年,我國空氣凈化器市場消費(fèi)者最關(guān)注的十款產(chǎn)品均價4566,其中有7款售價高于3000元。高于2000元產(chǎn)品的消費(fèi)者整體關(guān)注度達(dá)到72.2%。由此可見,中高端凈化器市場仍將是各凈化器廠家未來關(guān)注的焦點(diǎn)。
  空氣凈化器產(chǎn)品不同于空調(diào),就普通消費(fèi)者而言,對其購買的空氣凈化器產(chǎn)品是否有效是很難建立一個很直觀的感受,需要有相關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)給予公正的評價。因此,粉塵傳感器逐步引起行業(yè)關(guān)注,評價室內(nèi)空氣質(zhì)量好壞只有粉塵傳感器,它能夠感知空氣中危害成分濃度,是空氣凈化器產(chǎn)品與用戶間建立直接聯(lián)系的最重要的橋梁。
 
  在國內(nèi)外中高端空氣凈化器市場,粉塵傳感器的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛,是智能空氣凈化器必備的傳感器之一。
  隨著國內(nèi)空氣凈化器市場的高速增長,粉塵傳感器技術(shù)也是發(fā)展迅猛,尤其是激光粉塵傳感器得到了快速發(fā)展,國內(nèi)廠家也紛紛推出自家的激光粉塵傳感器。2014年至2015年是國內(nèi)激光粉塵傳感器發(fā)展最快的一個時期,產(chǎn)品也是逐步走向成熟、穩(wěn)定、量產(chǎn)。
  國內(nèi)粉塵傳感器市場確實(shí)是精彩紛呈,新品倍出,有哪個廠商不想在這大好環(huán)境中脫穎而出?然而,亂花漸欲迷人眼,從各廠商對自己產(chǎn)品的宣傳來看,都側(cè)重于渲染自家產(chǎn)品的優(yōu)勢,這無可厚非;但有時不免言之偏頗,缺乏客觀性。本文從如何選擇合適的粉塵傳感器來幫助中高端空氣凈化器產(chǎn)品提升用戶體驗(yàn)、創(chuàng)造價值入手,淺談空氣凈化器到底該用哪種粉塵傳感器。
 
  正確認(rèn)識激光粉塵傳感器和紅外粉塵傳感器
  一提到激光,很多人首先會想到的是科幻影片中各種造型各異,威力強(qiáng)大的激光武器。事實(shí)上,除了軍事領(lǐng)域外激光技術(shù)被大量應(yīng)用于醫(yī)療、照明、測距、切割和IT等領(lǐng)域。例如這些年VCD、DVD和藍(lán)光產(chǎn)品的普及,其實(shí)都得益于激光技術(shù)的逐步發(fā)展。
  激光的英文單詞LASER來源于英文詞組“受激輻射的光放大”的首字母縮寫。最初,LASER在我國被簡單地音譯為雷射,1964年在我國著名科學(xué)家錢學(xué)森建議下改稱“激光”。那么,究竟什么是激光?激光其實(shí)是指利用“受激輻射產(chǎn)生光放大”這一特殊的物理現(xiàn)象,所產(chǎn)生的光。拋開晦澀懂的物理學(xué)術(shù)語,與普通的可見光相比,激光具有:相干性高、方向性強(qiáng)、單色性好以及功率密度高的特點(diǎn)。打個形象點(diǎn)的比方,激光光源產(chǎn)生的光像大合唱,所有人的聲音都是一個音調(diào)而且節(jié)奏整齊;而普通可見光源產(chǎn)生的光就好像是茶館店里喧鬧聲,嘰嘰渣渣,雜亂無序。因此,激光能夠被匯聚成非常集中的平行光束,并且能在很長距離內(nèi)保持較小的擴(kuò)散角度和較高的功率密度。常見的激光器一般分為:固體激光器,氣體激光器以及半導(dǎo)體激光器(俗稱激光LED)三大類。在儀表級激光粒子計(jì)數(shù)器領(lǐng)域,一般采用(氦氖)氣體激光器作為光源。在粉塵傳感器領(lǐng)域,由于受成本約束,一般采用激光LED作為光源。 紅外LED是發(fā)射波長在紅外段的發(fā)光二極管,常見波長一般在850nm~940nm左右,廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、安防、通信、遙控和傳感等領(lǐng)域。由于紅外LED發(fā)光波長在可見光譜以外,配合特定光譜的接收器,可以大幅削弱環(huán)境光對接收信號的影響。得益于近年來紅外LED技術(shù)的不斷成熟,紅外LED具有:壽命長、發(fā)射效率高、單色性較好以及方向性較好的特點(diǎn)。這使得紅外LED在傳感器領(lǐng)域,尤其是粉塵傳感器行業(yè)被大量應(yīng)用。
  在當(dāng)前粉塵顆粒PM2.5檢測領(lǐng)域中,主要采用兩種粉塵傳感器:紅外粉塵傳感器和激光粉塵傳感器。

 有些朋友對兩者的差別存在疑問。在此,煒盛科技從五個方面向大家簡要介紹一下。
 
  一,結(jié)構(gòu)和原理
  紅外原理粉塵傳感器的結(jié)構(gòu)和電路比較簡單。其光源為紅外LED光源,氣流進(jìn)出風(fēng)口主要靠電阻發(fā)熱以獲得熱氣流流動,有顆粒通過即輸出高電平。輸出信號只有PWM型號。
  激光傳感器的結(jié)構(gòu)和電路相對復(fù)雜。其光源為激光二極管。采樣空氣通過風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)推動,通過復(fù)雜設(shè)計(jì)的風(fēng)道,進(jìn)行檢測。當(dāng)空氣中的細(xì)顆粒物進(jìn)入激光束所在區(qū)域時,將使激光發(fā)生散射;散射光在空間360°都有輻射,我們在適當(dāng)位置放置光電探測器,使之只接收散射光,然后經(jīng)過光電探測器的光電效應(yīng)產(chǎn)生電流信號,經(jīng)電路放大及處理后,即可得到細(xì)顆粒物濃度值。輸出信號一般為串口輸出。
 
  二,價格與成本
  紅外粉塵傳感器在業(yè)內(nèi)已成熟應(yīng)用多年,市場價格大約在35-50元,激光粉塵傳感器在市場價格在90-180元。
  兩者的成本差距,主要是因?yàn)楹笳叩奈锪铣杀局性黾恿思す獍l(fā)生器和風(fēng)機(jī)等機(jī)構(gòu)且需要復(fù)雜電路結(jié)構(gòu),并有較高的技術(shù)門檻。
 
  三,測量精度
  紅外原理粉塵傳感器只能檢測到1um以上的顆粒,測量精度不足。因?yàn)榧t外LED光散射的顆粒信號較弱,只對大于1um的大顆粒有響應(yīng),而且又僅用加熱電阻來推動采樣氣流,采樣數(shù)較少,數(shù)據(jù)計(jì)算完全交由上位機(jī)進(jìn)行。
  而激光粉塵傳感器可以檢測到0.3um以上的顆粒。因?yàn)樽詭Ц咝阅蹸PU,采用風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)采集大量數(shù)據(jù),經(jīng)由專業(yè)顆粒計(jì)數(shù)算法分析;綜上,在采樣數(shù)、數(shù)據(jù)源、算法三方面都比紅外粉塵傳感器更有優(yōu)勢。
 
  四,應(yīng)用場合
  由于精度不足,紅外原理傳感器主要用于工礦揚(yáng)塵,檢測對象為大粒徑、高濃度粉塵,檢測級別是mg/m3,無法準(zhǔn)確測量PM2.5的濃度。
  而激光原理傳感器主要應(yīng)用在PM2.5檢測領(lǐng)域,以精度量化PM2.5質(zhì)量??汕度氲郊矣茫ㄜ囕d、手持)空氣檢測儀、空氣凈化器中。此外,激光原理傳感器在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、環(huán)境質(zhì)量檢測等領(lǐng)域亦有應(yīng)用。
 
  五,發(fā)展趨勢
  在激光粉塵傳感器進(jìn)入民用領(lǐng)域之前,空氣凈化器中大量采用了紅外粉塵傳感器。但隨著空氣凈化器行業(yè)的發(fā)展,加上一些大廠實(shí)現(xiàn)了激光粉塵傳感器的批量化生產(chǎn),激光粉塵傳感器的造價在逐步降低,同時終端客戶對精準(zhǔn)測量空氣質(zhì)量的要求也越來越高。采用激光原理傳感器、精準(zhǔn)量化PM2.5質(zhì)量已是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的趨勢。

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