PM2.5檢測之爭:紅外PK激光如何選擇?

近年來,霧霾天氣在我國頻繁多發,空氣污染時刻影響著我們的健康,空氣質量問題已引起全社會高度關注。隨著人們生活水平日益提高以及全民健康意識的不斷提升,空氣質量監測和空氣凈化類產品得到了廣泛關注,惹人注目的是空氣監測、凈化類產品的智能化極致體驗,讓清新空氣不再是奢求!

  在巨大市場需求的推動下,國內空氣凈化器市場的發展迅速,新老品牌激烈角逐。據有關數據統計,在2015年,我國空氣凈化器市場消費者最關注的十款產品均價4566,其中有7款售價高于3000元。高于2000元產品的消費者整體關注度達到72.2%。由此可見,中高端凈化器市場仍將是各凈化器廠家未來關注的焦點。

  空氣凈化器產品不同于空調,就普通消費者而言,對其購買的空氣凈化器產品是否有效是很難建立一個很直觀的感受,需要有相關的監測數據給予公正的評價。因此,粉塵傳感器逐步引起行業關注,評價室內空氣質量好壞只有粉塵傳感器,它能夠感知空氣中危害成分濃度,是空氣凈化器產品與用戶間建立直接聯系的最重要的橋梁。

  在國內外中高端空氣凈化器市場,粉塵傳感器的應用已經十分廣泛,是智能空氣凈化器必備的傳感器之一。

  隨著國內空氣凈化器市場的高速增長,粉塵傳感器技術也是發展迅猛,尤其是激光粉塵傳感器得到了快速發展,國內廠家也紛紛推出自家的激光粉塵傳感器。2014年至2015年是國內激光粉塵傳感器發展最快的一個時期,產品也是逐步走向成熟、穩定、量產。

  國內粉塵傳感器市場確實是精彩紛呈,新品倍出,有哪個廠商不想在這大好環境中脫穎而出?然而,亂花漸欲迷人眼,從各廠商對自己產品的宣傳來看,都側重于渲染自家產品的優勢,這無可厚非;但有時不免言之偏頗,缺乏客觀性。本文從如何選擇合適的粉塵傳感器來幫助中高端空氣凈化器產品提升用戶體驗、創造價值入手,淺談空氣凈化器到底該用哪種粉塵傳感器。

  正確認識激光粉塵傳感器和紅外粉塵傳感器

  一提到激光,很多人首先會想到的是科幻影片中各種造型各異,威力強大的激光武器。事實上,除了軍事領域外激光技術被大量應用于醫療、照明、測距、切割和IT等領域。例如這些年VCD、DVD和藍光產品的普及,其實都得益于激光技術的逐步發展。

  激光的英文單詞LASER來源于英文詞組“受激輻射的光放大”的首字母縮寫。最初,LASER在我國被簡單地音譯為雷射,1964年在我國著名科學家錢學森建議下改稱“激光”。那么,究竟什么是激光?激光其實是指利用“受激輻射產生光放大”這一特殊的物理現象,所產生的光。拋開晦澀懂的物理學術語,與普通的可見光相比,激光具有:相干性高、方向性強、單色性好以及功率密度高的特點。打個形象點的比方,激光光源產生的光像大合唱,所有人的聲音都是一個音調而且節奏整齊;而普通可見光源產生的光就好像是茶館店里喧鬧聲,嘰嘰渣渣,雜亂無序。因此,激光能夠被匯聚成非常集中的平行光束,并且能在很長距離內保持較小的擴散角度和較高的功率密度。常見的激光器一般分為:固體激光器,氣體激光器以及半導體激光器(俗稱激光LED)三大類。在儀表級激光粒子計數器領域,一般采用(氦氖)氣體激光器作為光源。在粉塵傳感器領域,由于受成本約束,一般采用激光LED作為光源。 紅外LED是發射波長在紅外段的發光二極管,常見波長一般在850nm~940nm左右,廣泛應用于醫療、安防、通信、遙控和傳感等領域。由于紅外LED發光波長在可見光譜以外,配合特定光譜的接收器,可以大幅削弱環境光對接收信號的影響。得益于近年來紅外LED技術的不斷成熟,紅外LED具有:壽命長、發射效率高、單色性較好以及方向性較好的特點。這使得紅外LED在傳感器領域,尤其是粉塵傳感器行業被大量應用。

  在當前粉塵顆粒PM2.5檢測領域中,主要采用兩種粉塵傳感器:紅外粉塵傳感器和激光粉塵傳感器。

有些朋友對兩者的差別存在疑問。

  一,結構和原理

  紅外原理粉塵傳感器的結構和電路比較簡單。其光源為紅外LED光源,氣流進出風口主要靠電阻發熱以獲得熱氣流流動,有顆粒通過即輸出高電平。輸出信號只有PWM型號。

  激光傳感器的結構和電路相對復雜。其光源為激光二極管。采樣空氣通過風扇或鼓風機推動,通過復雜設計的風道,進行檢測。當空氣中的細顆粒物進入激光束所在區域時,將使激光發生散射;散射光在空間360°都有輻射,我們在適當位置放置光電探測器,使之只接收散射光,然后經過光電探測器的光電效應產生電流信號,經電路放大及處理后,即可得到細顆粒物濃度值。輸出信號一般為串口輸出。

  二,價格與成本

  紅外粉塵傳感器在業內已成熟應用多年,市場價格大約在35-50元,激光粉塵傳感器在市場價格在90-180元。

  兩者的成本差距,主要是因為后者的物料成本中增加了激光發生器和風機等機構且需要復雜電路結構,并有較高的技術門檻。

  三,測量精度

  紅外原理粉塵傳感器只能檢測到1um以上的顆粒,測量精度不足。因為紅外LED光散射的顆粒信號較弱,只對大于1um的大顆粒有響應,而且又僅用加熱電阻來推動采樣氣流,采樣數較少,數據計算完全交由上位機進行。

  而激光粉塵傳感器可以檢測到0.3um以上的顆粒。因為自帶高性能CPU,采用風扇或鼓風機采集大量數據,經由專業顆粒計數算法分析;綜上,在采樣數、數據源、算法三方面都比紅外粉塵傳感器更有優勢。

  四,應用場合

  由于精度不足,紅外原理傳感器主要用于工礦揚塵,檢測對象為大粒徑、高濃度粉塵,檢測級別是mg/m3,無法準確測量PM2.5的濃度。

  而激光原理傳感器主要應用在PM2.5檢測領域,以精度量化PM2.5質量??汕度氲郊矣茫ㄜ囕d、手持)空氣檢測儀、空氣凈化器中。此外,激光原理傳感器在物聯網數據采集、環境質量檢測等領域亦有應用。

  五,發展趨勢

  在激光粉塵傳感器進入民用領域之前,空氣凈化器中大量采用了紅外粉塵傳感器。但隨著空氣凈化器行業的發展,加上一些大廠實現了激光粉塵傳感器的批量化生產,激光粉塵傳感器的造價在逐步降低,同時終端客戶對精準測量空氣質量的要求也越來越高。采用激光原理傳感器、精準量化PM2.5質量已是業內公認的趨勢。

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