對未來空氣質量檢測的展

 隨著人們生活水平的不斷提高和對環保的日益重視 ，對各種有毒、有害氣 體的探測,對大氣污染、工業廢氣的監測以及對食品和居住環境質量的檢測都對 氣體傳感器提出了更高的要求。納米、薄膜技術等新材料研制技術的*應用為 氣體傳感器集成化和智能化提供了很好的前提條件。氣體傳感器將在充分利用微 機械與微電子技術、計算機技術、信號處理技術、傳感技術、故障診斷技術、智 能技術等多學科綜合技術的基礎上得到發展。研制能夠同時監測多種氣體的全自 動數字式的智能氣體傳感器將是該領域的重要研究方向。

檢測空?質量的顆粒物傳感器介紹以及?作原理

 顆粒物（簡稱為“PM”）是懸浮固體顆粒與?液滴的混合物，可被吸?體內并可能導致嚴重健康問題。PM 包括特性（即形狀、光學屬性、尺?和成分）各異的各種顆粒，但*常見的是按粒徑分為?個?類。不同類別的顆粒物通常按照普通命名法“PMx”進?報告，其中“x”指懸浮顆粒混合物或“?溶膠”中的*?顆粒直徑。例如，PM2.5 通常指直徑為 2.5 微?及更?的可吸?顆粒，PM10 指直徑為 10 微?及更?的顆粒，等等。為了評估我們呼吸的空?質量，各國政府曾將特定顆粒物種類 PM10 和 PM2.5 定為重要的監測指標 , 。這是因為PM10 顆粒會刺激眼睛和喉嚨等外露器官黏膜，PM2.5 顆粒會?路通過肺部進?肺泡。PM1.0 和 PM4.0 等新顆粒物種類也將列?空?質量監測設備的監測范圍。這些新的測量結果可以為傳統的 PM10 和 PM2.5 指標提供其它補充信息，以便進?更好的顆粒污染分析以及根據檢測的?溶膠類型（例如室內塵埃與煙霧）研發適?于特定環境的監測設備。

 顆粒物?般定義包括粒徑不?于 100 納?的顆粒。??于 100 納?的顆粒則按“超微顆粒”（或“UFP”）進?報告，本?將不予論述。在上述顆粒物定義范圍內 — 包括粒徑從 0.1 到 10 微?的顆粒，顆粒越?，它們便能越深?地穿過我們的呼吸道進??液中，給我們的健康帶來更?的危害。世界衛?組織 (WHO) 將懸浮顆粒物報告為 1 類致癌物和?類健康?臨的*?環境風險，每年約有 1/9 的死亡?群是因其?喪?。上圖顯?了常見污染源的粒徑范圍，包括清?們曾?“質量濃度”（單位：µg/m3）測量 PM 值。這背后的原因在于，傳統上*為準確的 PM 測量?法是重量測定法。這種測量程序利?預先稱重的過濾器收集周圍環境中按粒徑進?預分類的顆粒（例如讓粒徑?于 2.5 微?的所有顆粒進?）。在采樣期（通常為 24 ?時）結束之際，對過濾器進?稱重，確定集聚的顆粒物總重量（單位為µg）。然后?過濾器質量增?值除以空?在 24 ?時通過過濾器的總體積，得到質量濃度（單位為 µg/m3）。雖然長期以來重量測定法?直被視為*準確的質量濃度測定?法，但這種?法在?常應?的普及當中存在某些限制，諸如：測量儀器笨重，價格昂貴，每次測量只能處理?種 PM 粒徑（例如 PM2.5），?法進?實時采樣，?且?法輸出顆粒計數。因此，實時光學顆粒計數器 (OPC) 逐漸進?了空?質量監測市場。這種儀器基于不同的光學原理 — 通常是散射或吸收原理，其中*常?的光線散射。在 OPC 中，顆粒通過光源（通常是激光束），使?射光產?散射（或吸收）。然后散射光被光電?極管檢測到，轉化為實時顆粒計數和質量濃度值。

 ?前，光學檢測是應?*為?泛的技術。這是因為光學檢測易于使?，?且具有?與倫?的性價?。近年來，OPC 已經?型化??以集成到空調設備、空?質量監測器和空?凈化器當中，可?于調節和控制家庭、汽車和室外環境的空?質量。

 雖然 OPC 的基本原理看起來很簡單，但從實施?度看，并?所有 OPC 都以相同?式?作，其測量的空?質量主要取決于設備?程設計。光學原理對計算顆粒數量?常有效，但這種設備主要?于估算顆粒物質量濃度，?且由于顆粒物具有不同光學屬性（例如形狀和顏?）及不同質量密度，導致設備容易產?估算誤差。因此質量估算好壞在很?程度上取決于?產商將測得光學信號轉化為顆粒物質量濃度的算法。此外，內部?流?程對傳感器精度和漂移也有顯著影響，因為顆粒很容易積聚在光學元件（激光器、光電?極管、束流捕集器）上，如果?程設計不當，就會導致元件性能隨時間流失?逐漸下降。

?作原理

雖然 OPC 的基本原理看起來很簡單，但從實施?度看，并?所有 OPC 都以相同?式?作，其測量的空?質量主要取決于設備?程設計。光學原理對計算顆粒數量?常有效，但這種設備主要?于估算顆粒物質量濃度，?且由于顆粒物具有不同光學屬性（例如形狀和顏?）及不同質量密度，導致設備容易產?估算誤差。因此質量估算好壞在很?程度上取決于?產商將測得光學信號轉化為顆粒物質量濃度的算法。此外，內部?流?程對傳感器精度和漂移也有顯著影響，因為顆粒很容易積聚在光學元件（激光器、光電?極管、束流捕集器）上，如果?程設計不當，就會導致元件性能隨時間流失?逐漸下降。