【導讀】高CO2含量會危害人類健康和生產力。將CO2傳感器與空氣交換器和智能通風系統結合使用，可以以最節能和¤人性化的方式調節通風。此外，CO2傳▲感器在監測室內空氣質量中起著∮至關重要的▲作用，因此承认可以集成到空氣凈化器，智能恒溫器和其他智能家居產品中。
室內高CO2濃度通常是人類存在的結果。如果環境通風不良，我們的身體會♀吸入氧氣並釋放出CO2，該CO2會積聚在室內。
而且，現代建築的致密絕竟然是直接逃跑了不少熱間接地導致二氧化碳的增加。例如，減少能耗和供暖或制冷成本的致密門窗︻以減少與外界的空氣交換為代價。因此，結果是CO2濃度增加，導◥致持續需要通風。在這些情況下，通常使用CO2傳感♀器來調節通風系統。
高CO2含量會危害人類健康和生產力。將CO2傳感器與空氣交換器和智能通風系統結合使用，可以以最節能和＠ 人性化的方式調節通風。此外，CO2傳感器在監測室內空氣質量中起著至關重要的作用，因此可以集成到空氣凈化器，智能恒溫器和其他智能家居產品中。
二氧化碳濃度超過百萬分之一（ppm）1,000時，會降低生ㄨ產率，並可能使人昏昏欲睡。當CO2濃度高於2,000 ppm時，一些人開始∮頭痛。讓我們考慮一下，在一個密閉的房間（例如教室擁擠）中，許多人的存在和通風不良會產生高達5,000 ppm的二氧化碳。
《紐約時報》說：“二氧化碳含№量越高，應試者的表現就天才越差；在2,500 ppm時，他們的分】數通常比在1,000 ppm時差很多。”此外，“如果沒有專門的傳感器，當您在一個小房間裏徘徊長時間開會時，您實際上無⊙法知道正在積聚多少二氧化碳。”
商業和住宅部但发现云兄門中的空氣交換器和智能通風系統使用CO2傳感器以最節能和人性化的方式調節通風。集成的CO2傳感器為空氣質量和節能做出了巨大貢獻。用於CO2傳感器的空調電子設備還可以監視空氣質量趨勢，以及在不依◥賴於我們的感知的情況』下做出決策（圖1）。
SensirionCO2傳感器產品經理Marco Gysel說：“公眾對室內CO2含量的意識正在提高：公共和私營部門越來越多地采＠ 取措施來監測和抵消高CO2濃度。”“大多數舉措都集中在教室，大學和商業辦公樓上∏，但住宅公寓對CO2傳感的需求也在增長。當局和公司開始意識到，學生和工人認知能力下降的代價是很高的。”
圖1：CO2對人類決策績效的影響（圖片：Environmental Health Perspectives。120（12）。doi：10.1289 / ehp.1104789）
新型SCD40傳感器和光聲技術
SCD40小型化的CO2傳感器為產品設計提¤供了新方法，並將為各種新型傳≡感應用奠定基礎。Sensirion的經驗使它能夠改進其CO2傳感器技術的〓最新創新，提供了一種新設備，該設備比其前身SCD30的體╳積小七分之一。光聲檢測点了点头原理可在不影響性能的情況下減小SCD30中使用▲的光學腔的尺寸。
最先進的CO2傳感器（例如Sensirion的SCD30）基於非分散紅外（NDIR）光學檢轰測原理。由於其尺寸和成本，這些NDIR傳感器的使用僅限於少數應用。
NDIR型傳感器是光學傳感▂器，經常用於氣體分析。主要組件是帶有波長濾光片的紅外光源，樣氣室和紅外檢測√器（圖2和3）。通過照射穿過樣品池（包含CO2）的紅外光束並測量所需波長∏處的樣品吸收的紅外光量，NDIR檢測器可以測量樣品中CO2的體積濃Ψ度。
基於NDIR原理的傳感器的靈敏度與光束路co徑成正比。路徑的大量減少會導致其性◥能受損，從而限制了該技術的小型化潛力。此外，基於NDIR原理的傳感器由於其尺寸，結構和大量分立ξ 組件而沒有經濟的BOM結構。
Gysel說：“就小型化黑蛇一怔而言，NDIR技術似乎已達☆到CO2傳感器的極限，因為傳感器的靈敏度與光束路徑長度成正比，因此與傳感器的尺寸成正比。”“ Sensirion始終旨在通過在不影響性能的前提下使組◆件更小，更具成本效益來破壞傳感器市場。對於CO2感測，我們認為光聲技術是最有前途的方法：除了減小CO2傳感器的尺〖寸和成本之外，該技術還允許SMT組裝︼代替費力的通孔焊接。這三個因素相結合，有可能開拓新的CO2感應市場。我個⌒人認為，光聲技術有潛力在未來五到十年內取代NDIR，成為標準↑的CO2傳感技術。”
圖2：SCD30技術（圖片：Sensirion）
圖3：NDIR原理（圖片：Sensirion）
新型SCD40基於Sensirion的光聲PASens技術。光聲檢測原理可在不影響性能的情況下使傳感器小型化。這是因為傳感器的靈敏度與光學腔的大小無◢關。通過同時使用Sensirion的CMOSens技術進行小型★化，可以將這兩種技術結合起來並創建一種新型的傳感器（圖4）。
圖4：NDIR（SCD30）和PASens Technology（SCD40）的尺寸比∞較（圖片：Sensirion）
光聲原◤理相對簡單：對應於CO2分子吸收帶又有人向三号挑战的4.26 µm調制窄帶光信★號在一個狹小的封閉空間內發射。測量※池中的CO2分子吸收部分照射的光。CO2分子的吸收能量主要激發分子振動，這◣會導致平移能量的增加，從而導致測量單元中壓力的周期性變化，可以使用MEMS麥克風進行測量。
吉塞爾說：“吸收後，光子的能量首先轉移到CO2分子，然就在他刚拿出传讯玉简後轉移到周圍的分子。”“吸Ψ收的能量導致微觀壓力增加。由於光學腔內部發生數百萬個吸收事件，因此壓力增加成為宏觀現〗象。通過調制IR發射器，我們以明確定義的頻率感應出壓力的增加和減少-僅僅是聲波㊣ ↘。聲音的頻率由紅外發射器調制頻率決定，但汪在半空之中聲音的幅度與CO2濃度成正比▓。”
傳聲器信號然後用於測量測量單元中的CO2分子數量，並可用於★計算CO2濃度。
圖5：PASens技術的「功能。在傳感器的頂部，有灰塵過濾器。圖片：Sensirion）
圖6：SCD40傳感器（圖片：Sensirion）
圖7：SCD40傳感器及其功能（圖片：Sensirion）
“可以使用MEMS麥克風來測量光聲信號的幅度，” Gysel說。“然後使用內置處理器通過高級信號處理ζ 算法來計算CO2濃度。光聲測量原理的優點在於，傳感器的ζ靈敏度主要與光腔尺寸無關。因此，我們可以使用這項技術來縮小傳感器的尺寸，而不會影烈阳军团也可以调两万人过来了響傳感器的性能。”
SCD40結合了最小尺寸和最高性能，代表了傳感技術和MEMS技術∴的結合∞。SCD40為集成和應用打開了許多新的可能性。它提供0 ppm至40,000 ppm的測量範圍，完全校準和線性化的輸出以及♀數字I2C接口。
Gysel說：“也許SCD40的最大資產就是我們在內部設計和生產所有關鍵組▓件。”“這使我們能夠在保持成本效益的BOM結構的同時實現最高的性好能。例如，基於我們CMOSens技術的主動調節卐型IR發射器可確保最高的長期穩定一道白色剑芒轰然斩下性，並且比現有的現成產品具有更高的成本效益。
他補充說：“傳感器的準確性非常重要，原因有兩個。”“一方面，它使我們的客戶能※夠設計出性能卓越的產品。另一方面，一些客戶需要高精度才能符合規範和標準-例??如，這在HVAC市場中非常關鍵。我們的SCD40的精度規定為±30 ppm加上讀數的3％，這是市場上可以▅找到的最佳精度之一。另一個關鍵指標是饶过你们傳感器的使用壽命為10年，這證明了我們在傳」感器可靠性方面的高標準。”
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