基于光声传感原理的新型二氧化碳传感器SCD40

随着智慧家庭、智慧办公概念逐渐深入人心，楼宇正变得越来越节能，但是其内部空气质量正在加速恶化。人处于密闭空间时，二氧化碳的浓度将会增加，随之下降的空气质量会引发嗜睡、注意力下降以及头痛等症状，严重影响人正常的工作学习。CO2传感器可以集成在室内空气质量监测仪、空气净化器和智能温控器中，在室内空气质量监测中发挥着至关重要的作用，商业区和住宅区的新风机和智能通风系统通常使用二氧化碳传感器进行调节通风。

日前，盛思锐（Sensirion）推出了基于光声传感原理的新型二氧化碳传感器SCD40，为智能家居、汽车等领域的应用场景开辟了更多可能性。得益于其小体积、高集成度的优势，相比于传统的红外气体检测技术（NDIR）传感器方案，SCD40在性能和价格上取得了空前突破，特别适合大批量和对成本高敏感的应用需求。

  成立于1998年的盛思锐是一家世界知名的数字微型传感器制造商，提供高品质测量温湿度、挥发性有机化合物（VOC）、二氧化碳（CO2）和颗粒物质（PM2.5）的环境传感器、气体和液体流量传感器以及差压传感器。凭借其创新的CMOSens专利技术以及卓越的市场表现，是当前国际上微型传感器和传感器解决方案的首选供应商。    新型二氧化碳传感器的应用前景    面向无数最终用户的暖通空调、空气净化器等产品在智能家居市场上地位颇为重要，新装修的室内往往会出现甲醛超标从而增加人们罹患白血病的风险，打造健康舒适的室内环境需要更为智能和高效的传感器设备，从而让用户能自主监测和控制室内空气质量。盛思锐的CO2传感器可以安装在空调机组或者旁边的温控器内，在室内二氧化碳气体指数超标时进行主动触发并调节通风，以确保最佳的舒适度和健康水平。

  传统的二氧化碳传感器大都是仅仅起到室内空气质量监测的作用，通过监测室内环境的二氧化碳含量，向客户展示空气质量是好的；如果二氧化碳浓度过高，需要客户自己打开窗户进行通风。新型二氧化碳传感器可用于启动通风的触发器，以确保舒适度、健康水平和生产力，通过移动APP或者LED显示二氧化碳浓度，当二氧化碳浓度超过临界阈值时，引导用户使用触发装置，更加智能化和人性化。

作为智慧家庭室内场景中的一环，新型CO2传感器的出现为其他芯片模块、传感器厂商提供了全新的思路，只有从技术创新出发，才能真正降低成本；在打破规则之前，首先要精通并掌握它们。那么新型二氧化碳传感器的技术优势又在哪里呢？  

新型二氧化碳传感器的技术优势  盛思锐在传感器微型化方面深厚的专业知识，使其在二氧化碳传感器方面迈出了突破性一步。新型的SCD40于美国圣何塞传感器展上斩获2019年最佳传感器大奖（Best of Sensors Awards 2019），主要得益于以下几个关键的技术优势：1、盛思锐的CMOSens专利技术——尺寸小；2、采用LGA贴片封装：可回流焊接；3、光声传感原理造就高机械稳定性；4、集成最佳的湿度和温度（RH/T）传感器。

SCD40的尺寸为10mm*10mm*7mm，与前一代的SCD30相比，尺寸缩小了5倍；利用光声学传感原理，在不影响传感器性能的前提下，SCD40光学共振腔的尺寸得以大幅度减小。这有利于最大自由度的设计和应用开发，通过最小的组件有效整合成本和空间，造就超高的性价比。  

 ▲  新型SCD40二氧化碳传感器在尺寸上 几乎是原来方案的1/5   目前市场上的二氧化碳传感器主要是应用NDIR红外气体方案，其工作原理是基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性，利用气体浓度与吸收强度关系（朗伯-比尔定律）鉴别气体组分并确定其浓度的气体传感装置。

以SCD30为例，红外光源发射出一段范围的红外光，通过一个4.2um波长的窄带滤波片后，由红外传感器监测透过4.2um波长红外光（其他波长）的强度，以此表示CO2气体的浓度。而SCD40的光声传感方案则不同，传感器信号由4.2um处的光声转换信号表征，CO2浓度越高，声音信号越大。

光声传感原理已经推出几十年，但是到目前为止都仅仅是作为昂贵的实验室场景的仪器；通过规模经济和高比例的自制零部件降低价格，CMOSens专利技术使得光声传感的应用迈出了突破性的一步。

  “目前二氧化碳传感器的价格受材料清单成本的影响较大，由于光声传感器的材料清单比红外线气体检测传感器小很多，因此光声传感器将在不久的将来决定二氧化碳传感器的价格标准。”盛思锐的大中华区总经理李锦华（Echo Li）表示，该款产品将于2020年第二季度投入市场。