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時下，隨著健康意識的增強，人們對空氣污染的關注度也在不斷增加。不過，可能很多人并沒有意識到，相較于室外的大氣污染，室內空氣質量的好壞，對于個人健康的影響更為關鍵。

究其原因，首先，人們大約有80%到90%的時間都是在室內空間（包括辦公室、家庭、交通工具等）度過的，因此與室內空氣“親密接觸”的機會更多；其次，如今的建筑有更強的密閉性，空氣流動性弱，這也就使得一旦室內空氣污染，就較難在短時間內消散；再有，對于室外空氣質量有專業的機構進行監測和預報，而對于室內空氣質量的監測，在很多場景下做得并不到位，這就導致普通人對于室內空氣污染并不敏感——而實際上在我們身邊，就存在著多種室內空氣的污染源，它們對人體健康的危害往往更甚于室外的空氣污染。

美國環保局 (EPA) 提供的數據顯示，室內的空氣污染物濃度可能會達到室外的2-5倍，而有超過50%的建筑正在受到空氣質量問題困擾，在美國每年由于空氣質量問題會導致超過1.25億個教學日和1,000萬個工作日的損失。室內空氣質量的重要性，由此可見一斑。

室內空氣污染溯源

仔細分析，造成室內空氣污染的“元兇”有很多，其中常見的有以下幾種：

顆粒物（PM2.5）

主要是指直徑等于或小于2.5微米的細顆粒物，主要來自于煙霧和烹飪產生的氣體等，可逃過鼻腔的阻擋深入肺部，導致呼吸道疾病，加劇基礎疾病，甚至導致心臟病發作和癌癥。

二氧化碳（CO₂）

生物的呼吸作用以及燃料的燃燒都會產生二氧化碳，室內二氧化碳濃度的提高，會導致頭痛、困倦、嗜睡等癥狀，影響人的認知能力和健康。

揮發性有機化合物（VOC）

VOC是在室溫或更高溫度下蒸發的含碳物質的統稱，由生物、自然源、化學品或燃燒過程產生，短期接觸會導致眼睛、鼻子和喉嚨刺激，以及頭痛、頭暈等不適，長期接觸甚至會誘發肺癌，或使肝、腎或中樞神經系統受損。

甲醛

一種有機化學物質，存于家具和裝修材料中，高濃度揮發刺鼻氣味。室內空氣中的高濃度甲醛對眼睛有刺激作用，甚至可能導致癌癥。

氮氧化物（NOx）

主要由化石燃料燃燒產生，比如家庭燃氣灶，也可能來由于室外空氣流入，將室外大氣污染（如汽車尾氣）中含有的氮氧化物帶入室內。高濃度的氮氧化物會損害人體呼吸系統。

霉菌

霉菌是一種可經空氣傳播的微生物，也是常見的過敏原，其與室內空氣的相對濕度密切相關，通常70%以上的相對濕度會促使霉菌的生長。

受污染的氣溶膠

人類呼出的氣溶膠可能含有傳染性病毒顆粒，并在空氣中停留較長時間，我們所熟知的新冠肺炎和流感等呼吸道傳染病，均可以通過氣溶膠進行空氣傳播。

可見，上述這些室內空氣的污染源實際上是常伴在我們左右的，讓人避無可避，而且它們中很多是無臭無味的，在日常生活中難于察覺，人們對其大都處于“無感”的狀態，而一旦“有感”，往往其已經對我們的身體造成了不良的影響和傷害。

想要改變這樣的窘境，更有效的方式無疑就是對室內空氣質量進行精準、實時地監測，一旦污染物超標，就觸發警報或者啟動相應的通風或凈化裝置，改善空氣質量。完成這樣的工作，就需要請出本文的主角——室內空氣質量傳感器了。

室內空氣傳感器中的“六邊形戰士”

如果將治理室內空氣污染看做是一場戰斗，那么室內空氣質量傳感器就是前哨部隊。其重要的作用分為三個層次：一是直接偵測室內污染物的存在及其濃度，力求做到數據獲取的及時、精準和可靠；二是與智能家居和樓宇自動化裝置保持通信和聯動，一旦污染物超過閾值，能夠快速做出處置；三是這些由傳感器獲取的室內空氣質量相關數據，可以匯聚到智能化的控制中樞，與其他數據一起建立起更深入地洞察，進而實現兼顧空氣治理、能源效率、運營成本等多方面因素，更為均衡和優化的解決方案。

為了達成這樣的目標，贏得最終的“戰斗”，對于室內空氣質量傳感器的選取就有講究了。考慮到室內應用環境的多樣性和特殊性，這些傳感器需要滿足以下這些要求：

測得準

這是對于室內空氣傳感器的基本要求。這不僅需要傳感器具有精巧的硬件架構，優化的軟件算法也必不可少，溫度濕度等環境補償、快捷地校準等功能也是產品設計時要考慮的因素。

功能全

由于室內空氣污染源多樣，這就要求相應的傳感器設計朝向高集成、多功能的方向發展，使用單一傳感單元實現多種污染物的測量，是越來越多產品的追求。

體積小

室內空間有限，而且很多傳感器是需要被集成到空氣凈化設備中的，因此對于產品的小型化有更高的要求。

功耗低

作為一個智能家居或樓宇自動化的傳感器節點，低功耗意味著更長的續航能力和更低的維護需求，這有利于降低用戶整體的擁有成本。

導入易

無論是新的室內環境設計，還是對原有室內空間的改造，都要求空氣質量傳感器能夠被更容易地嵌入到整個系統中，高集成、小型化和靈活的數字/模擬接口，都有助于實現這個目標。

壽命長

很多空氣質量傳感器都是被置于污染環境中，與污染源直接接觸的，長時間的環境暴露會影響傳感器測量的精度和性能，因此是否能夠提供長期穩定性也是衡量相關產品性能的一個關鍵指標。

上面提到的這些要求，也是開發者在進行室內空氣質量傳感器選型時要考慮的要素。不過由于這些要素之間有的時候是彼此矛盾的，所以想要獲得一個各方面表現都很出色，能夠應對室內空氣治理挑戰的“六邊形戰士”并不容易。

空氣質量傳感器中的“超能戰隊”

好消息是，Sensirion公司作為一家高性能傳感器的制造商，長期專注于空氣質量傳感領域，開發出了一系列優秀的傳感器產品和方案，打造出了一支“超能戰隊”。今天我們就帶大家認識幾款“戰斗力”超高的產品。

SCD4x

微型CO₂傳感器

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Sensirion的SCD4x微型CO₂傳感器一個顯著的特點就是“小”——其表面貼裝的封裝“三圍”僅有10.1mm x 10.1mm x 6.5mm，與上一代的SCD30產品相比，SCD4x的占位面積僅為前者的1/5！這主要得益于SCD4x采用了創新的光聲感測技術，使得光學腔的尺寸大幅減小，與傳統的NDIR CO₂傳感器相比，傳感器性能不減，而在外形、性價比、魯棒性上卻具有更為突出的優勢。

圖1：SCD4x與傳統NDIR CO₂傳感器比較

（圖源：Sensirion）

SCD4x CO₂傳感器具有2.4V至5.5V電源電壓范圍、完全校準的數字I²C輸出，以及±(30ppm + 3%MV) 的精度標稱值。其在使用時無需外部電路，因此無能量損耗。

特別值得一提的是，除了CO₂檢測，SCD4x系列還集成了優質的溫度和濕度傳感器，輸出溫濕度的準確讀數，實現室內空氣質量（IAQ）中關鍵指標的監測。因此可以廣泛應用于室內空氣質量監測的各種場景。

圖2：SCD4x傳感器的典型應用場景

（圖源：Sensirion）

SGP41

數字式空氣質量傳感器

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如果你想測量VOC和NOx兩種污染物，只需一顆Sensirion的SGP41數字式空氣質量傳感器就能實現——這也是這款傳感器的突出優勢所在。

具體來講，SGP41基于Sensirion的CMOSens/ MOXSens技術，并依托專門優化的算法，打造了一款完整、易于使用的單芯片傳感器系統，其具有對空氣中存在的污染氣體的高魯棒性，從而實現了長期穩定性和低漂移，使用壽命超過10年。同時其功耗極低，3.3V時僅為3.2mA

在單一封裝中，SGP41集成了數字I²C接口和溫控微熱板，外形緊湊，非常適合于有限空間內的應用，可被輕松集成到空氣凈化器或按需控制的通風系統中。

圖3：SGP41傳感器的功能框圖

（圖源：Sensirion）

SFA30

甲醛傳感器模塊

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應對室內甲醛濃度的檢測，Sensirion給出的解決方案是SFA30甲醛傳感器模塊。更好的抗干擾性、更長的使用壽命、更高的低濃度量程靈敏度是SFA30傳感器模塊三大亮點。

SFA30模塊基于Sensirion的電化學技術，具有出色的甲醛傳感性能，而且對其他VOC污染物的交叉靈敏度超低，其精度為±20ppb或測量值的±20%，測量范圍為0ppb至1000ppb，具有出色的長期穩定性和長達6年使用壽命。

該傳感器模塊中還集成有板載SHT傳感器，可提供精確的濕度和溫度測量，并支持完全溫度/濕度補償和工廠校準的甲醛濃度輸出。SFA30模塊還提供可選的數字UART和I²C接口選項、標準電氣連接器和多功能安裝選項，可輕松集成到空氣凈化器、通風系統和室內空氣質量監測器等目標應用中。

圖4：SFA30甲醛傳感器模塊

（圖源：Sensirion）

SEN5x

環境傳感器模組

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如果你想要一種高集成、多功能、一體化的室內空氣質量傳感器解決方案，那么Sensirion的SEN5x環境傳感器模組是個絕佳的選擇。

SEN5x環境傳感器模組在單一封裝中，可同時精確測量顆粒物、VOC、NOx、濕度和溫度等多種空氣質量參數。其具有4.5V至5.5V電壓范圍，5V時平均電流消耗僅為63mA，使用壽命長，采用鞘流技術實現高防塵性能，并設有I²C接口，提供經完全校準的數字輸出，是一個各方面表現都不俗、綜合“戰力”很強的解決方案。