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空气质量传感器:对空气质量进行实时监测

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-01-05  来源:中关村在线  浏览次数:45
       近日,河南大部被雾和霾笼罩。今日早上河南气象台发布大雾橙色预警:郑州、开封、许昌、平顶山等河南境内多地市已出现能见度小于200米的浓雾,局地能见度小于50米。同时,预计全省大部分地区有中度霾,北中部部分地区重度霾。

       近日,街头巷尾,不少市民都戴上了口罩。就连回到家中,关门关窗,打开空气净化器,也成为很多市民的常规动作。

       记者走访了几家药店,工作人员称,最近防霾口罩“销售火爆”,连着几天日售都达到了一百个,甚至有的品牌还出现了脱销的情况。

       与此同时,在朋友圈和微信群,不少网友都在讨论,买哪种空气净化器好?昨天中午,记者走访几家商场发现,家电销售区普遍都在显眼位置摆放着空气净化器,价格多数在2000~5000元之间。“最近这几天,我们的销量特别好,每天咨询的顾客也多。”销售夏普空气净化器的工作人员说道。

       提到空气净化器,从其选购到使用,网上各种“指南”一搜一大把,内容大多千篇一律,无非是教用户怎么买、怎么用。不过“学习”了这么久,您真的能玩转家中的空气净化器吗?别的不说,咱今天重点聊聊绝大部分净化器标配,但99%用户可能忽略的小部件——空气质量传感器。本文将为您详解,这个看似不起眼的部件到底怎么用。

       1.传感器工作原理介绍

       在当前的空气净化领域,空气质量传感器几乎已经成为净化设备的标配附件,其作用是对空气中的PM2.5等颗粒物浓度进行监测,工作原理如下:
在传感器内部设有恒定光源(如红外发光二极管),空气通过光线时,其中的颗粒物会对其进行散射,造成光强的衰减。其相对衰减率与颗粒物的浓度成一定比例。

       在与光源对角的另一侧设有光线探测器(如光电晶体管),它能够探测到被颗粒物反射的光线,并根据反射光强度输出PWM信号(脉宽调制信号),从而判断颗粒物的浓度。对于不同粒径的颗粒物(如PM10和PM2.5),其能够输出多个不同的信号加以区分。

       看似简单的工作过程中,其实包含着光线的散射、反射、光强的衰减以及复杂的算法,我们之所以能够在传感器上或以不同颜色、或以数字形式直观看到空气质量指数,传感器功不可没。目前市场上主流的传感器分为两种:红外颗粒物传感器和激光颗粒物传感器,在工作原理方面,二者差别并不算太大;但结构方面却大有不同。

       2.两大主流传感器对比

       虽然同为主流产品,但红外传感器和激光传感器的结构差别相当大。红外传感器的内部结构和电路设计都较为简单,激光传感器则显得更为复杂。

       设计的不同带来的是测量精度的差异,红外传感器采用红外发光二极管作为光源,而激光式传感器则采用更为稳定的激光二极管。

       在传感器工作过程中,必需条件之一是流动的空气通过光源和接收器之间的交叉区域。为了驱动气流,红外传感器采用电阻加热的方式,利用热空气带动周围气体流动;激光式传感器则在内部设有固定的风机。

       信号输出方面,红外传感器内部的光电晶体管只能输出脉宽调制信号(PWM信号),这种信号并不能直观显示空气中颗粒物的浓度,需要经过进一步计算才能得出颗粒物浓度范围;激光传感器内部光电探测器的光电效应会产生电流信号,经电路放大处理后,可得到颗粒物的浓度值,信号一般为串口输出。

       这也就解释了为什么部分净化器只能通过不同颜色灯光来指示空气质量,而其他净化产品则能够以数字形式显示具体空气质量指数。

       另外,红外传感器采用电阻加热方式驱动气流,颗粒物的采样数较少,测试精度略显不足;而激光传感器采用风机驱动,数据采集量足够大,在一定程度上能够保证数据的精确性。

       当然,高精度也是有一定副作用的——激光传感器的寿命相较红外传感器更短,不过随着技术的不断改进,目前大部分传感器均有不错的表现。

       3.传统设计存在严重缺陷!

       相比于净化器配备的空气质量传感器,大部分人更熟悉的可能是常见的“霾表”,随着空气污染的日益严重,这种产品的市场占有率丝毫不逊色于大部分净化器,这也正显示了用户对于身边空气质量的关注。不过您有没有思考过这样一个问题:为什么在净化器本身配备传感器的同时,很多人仍选择霾表来监测室内空气质量呢?

       这就涉及到净化器机身传感器设计方式的一个严重缺陷:由于其工作原理所限,只能对净化器机身周围的一小部分空气进行监测,这样的设计并不能客观体现净化器的净化性能。

       举个简单的例子,一款空气净化器的单次净化效率可能表现很好,但其结构设计不合理导致送风效果较差,洁净空气不能有效循环。这就意味着,大部分时间,只有净化器机身周围的空气是洁净的,而用户却无法通过监测数据发现这一问题。这也不能归罪于传感器——毕竟此时通过其内部的空气中颗粒物含量并不高。

       针对这一严重缺陷,笔者对目前市面上主流净化产品进行对比,找到了一种相对更靠谱的解决方案。这一创新的方法来自芬兰的空气净化器品牌LIFAair:采用分体设计的独立空气质量传感器,传感器既能通过蓝牙或WiFi与净化器进行连接,充当传感器兼控制器;也可用作独立的“霾表”使用。它的日常使用场景是这样的:

       独立设计允许我们将传感器置于室内任何位置,对空气质量进行实时监测。其监测数据包括二氧化碳、甲醛、PM2.5含量、温度和湿度,基本涵盖了关于室内环境的所有指标。

       在每天享受室内洁净空气的同时,也许你并没有注意到机身上毫不起眼的颗粒物传感器(部分高端机型还设有气态污染物传感器),但它们的作用要比你想象的更大。不过笔者也要提醒大家,颗粒物传感器和净化器的滤网等配件一样,也需要定期进行清理,只需打开外部的盖子,用棉签进行清洁即可,相当简单。
 
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