氣體傳感器廣泛應用于工業、生活的各個領域,如石油、化工、鋼鐵、冶金、礦山、環保、市政、醫療、食品等諸多領域。近年來,隨著互聯網與物聯網的高速發展,氣體傳感器在新興的智能家居、可穿戴設備、智能移動終端等領域的應用突飛猛進,大幅擴展了應用空間,需求量也發生數量級的改變。
氣體傳感器品類多樣應用廣泛
目前應用的氣體傳感器中,以半導體、電化學、催化燃燒、紅外四大門類為主,其工作原理各異,功能特性各有優勢。
半導體氣體傳感器適用面廣,簡單易用,在家用燃氣檢測、智能家電等領域大量應用,是目前氣體傳感器中應用最為廣泛的品種;
電化學氣體傳感器非常適合低濃度毒性氣體檢測,以及氧氣和酒精等無毒氣體的檢測,目前主要應用在各種工業領域以及道路交通安全檢測領域;
催化燃燒式氣體傳感器適用于可燃氣體檢測,主要在煤礦領域檢測瓦斯使用;
紅外氣體傳感器適用于檢測甲烷、二氧化碳等氣體,在目前的實際應用中以二氧化碳產品應用居多、范圍更廣,主要應用在暖通空調與室內空氣質量監控、工業過程及安全防護監控、農業及畜牧業生產過程監控等領域。
氣體傳感器的環境監測成為環保的迫切需求
環保需求日益迫切,加之傳感器技術本身的不斷發展,正推動環境監測有望成為物聯網(IoT)垂直領域中率先落地的亮點應用之一。氣體傳感器、水環境檢測傳感器、土壤污染檢測傳感器等成為建立環境監測系統的“三大基石”,越來越為社會各界及國家的重視。
“傳感器三大基石”之一的氣體傳感器除了在環境監測的其他領域,例如工業、家居、醫療、樓宇等也創造了更多機會。據YoleDéveloppement預測,2021年氣體傳感器市場將囊括9.2億美元的市場價值,未來5年間的年復合增長率為7.3%,其中環境監測更是在所有應用領域中位列第三。
PPB級氣體傳感器B4系列(戶外空氣質量檢測)詳細介紹:
Alphasense的B4系列電化學傳感器的第四個電極作為輔助電極,用于補償零點電流,使其具有高信號電平,低零點電流的特性,分辨率可低至小于10 ppb,響應快,反應時間短,抗干擾,工作范圍較廣等明顯優勢,可適用于固定及便攜設備,城區/室內空氣檢測及煙氣分析。
B4系列規格參數 | ||||||
B4系列 | H2S-B4 | CO-B4 | NO-B4 | NO2-B43F | SO2-B4 | OX-B431 |
工作范圍(ppm) | 0-100 | 0-1000 | 0-20 | 0-20 | 0-100 | 0-20 |
靈敏度(nA/ppm) | 1450~2050 | 420~650 | 600~1200 | -175~ -450 | 275~475 | -225~ -523 |
分辨率(ppb) | 1 | 4 | 5 | 15 | 5 | 15 |
反應時間(t90) | <55 | <25 | <45 | <60 | <40 | <45 |
過載(ppm) | 200 | 2000 | 50 | 50 | 200 | 50 |
英國alphasense 高分辨率硫化氫傳感器(H2S傳感器) - H2S-B4
H2S-B4是高分辨率的硫化氫傳感器,7系大小,最低能檢測1ppb的H2S氣體,非常適合應用于環境空氣質量監測系統和儀器。
英國alphasense 一氧化碳傳感器(CO傳感器) - CO-B4
CO-B4是高分辨率一氧化碳傳感器,最低可以檢測4ppb的CO氣體,具有穩定性好的特點,非常適合環境空氣質量監測系統和儀器。
英國alphasense 一氧化氮傳感器(NO傳感器) - NO-B4
NO-B4是高分辨率的一氧化氮傳感器,7系大小,最低可以檢測15ppb的NO氣體,非常適合用于環境空氣質量監測系統和儀器。
英國Alphasense 四電極二氧化氮傳感器(NO2傳感器) - NO2-B43F
二氧化氮傳感器NO2-B43F是高分辨和高精度的四電極NO2傳感器,7系大小,非常適合環境空氣質量監測系統的應用。
英國alphasense 二氧化硫傳感器(SO2傳感器) - SO2-B4
SO2-B4是高分辨率二氧化硫傳感器,最低可以檢測5ppb的SO2氣體,非常適合環境空氣質量監測系統和儀器。
英國Alphasense 臭氧傳感器(O3傳感器) - OX-B431
OX-B431是高分辨率的臭氧傳感器,量程為0~20ppm,最低可以檢測15ppb的臭氧濃度,非常適合環境空氣質量監測系統及儀器。英國Alphasense高分辨率臭氧傳感器
MEMS氣體傳感器在消費應用領域的增長更為迅速
根據YoleDéveloppement’的分析,氣體傳感器很可能是下一個集成在智能手機或可穿戴設備的最佳選擇。消費應用正在推動新的氣體傳感器發展,以減少成本、功耗和尺寸,尤其是采用MEMS技術的解決方案。氣體傳感器在消費應用的市場規模應該會從2015年的1200萬美元增加2021年的9500萬美元。如果大規模在新型技術上使用,那么還將會有6000萬美元的增長。2015年至2020年,其復合增長率超33%。這一段時間氣體傳感器增長率有望成為歷史上最高。所有這些跡象表明:氣體傳感器的市場開始了。
市場研究機構YoleDeveloppement最新報告指出,2015年氣體傳感器(GasSensor)在消費性電子應用市場的出貨量僅約一百三十萬顆,然而在未來智慧型手機與穿戴式裝置大量采用下,可望于2018年突破一億顆大關,并在2021年躍增至三億五千萬顆。
氣體傳感器微型化、智能化和多功能化的發展趨勢
和其它傳感器一樣,氣體傳感器發展的趨勢也是微型化、智能化和多功能化。納米、薄膜技術等新材料制備技術的成功應用為氣體傳感器實現新功能提供了條件。利用MEMS技術幫助實現傳感器尺寸小型化,進而研究多氣體傳感器的集成以實現多功能化。而氣體傳感器與數字電路的集成則將成為實現智能化的必然途徑。小型化智能化的氣體傳感器將成為激活市場的新亮點。
氣體傳感器的主流廠商
氣體傳感器生產企業主要集中在日本,歐洲和美國。氣體傳感器相關企業有英國城市技術公司(母公司為Honeywell)、日本Figaro、英國Alphasense、等。
Honeywell子公司英國城市技術公司以電化學起家,同時涉足紅外和催化類氣體傳感器,其產品既包括O2、CO2、NO、NO2等較為常見氣體傳感器,也包括氰化氫,氯氣,聯氨等工業用氣的傳感器。城市技術每年生產超過一百五十萬個傳感器,產品類別超過200種,生產的傳感器能夠檢測20種不同氣體。
Figaro氣體傳感器產品技術主要有半導體型(MOS),電化學以及催化燃燒型氣體傳感器,廣泛用于工業,汽車,室內空氣檢測以及科學測量等領域。除傳統技術外,Figaro還推出了結合了MEMS技術的金屬氧化物類型的室內空氣質量傳感器TGS8100。該傳感器是目前業界最小面積最低功耗的室內空氣傳感器,可用于空調,空氣凈化機以及排氣扇等設備。
隨著物聯網的發展,市場對傳感器的需求必然大增,但是技術性能要求也將會提高。展望氣體傳感器發展前景,日益多元的應用將創造更加龐大的市場規模。
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