空氣品質傳感器原理及作用

空氣品質傳感器對酒精、香菸、氨氣、硫化物等各種汙染源都有極高的靈敏度，產品響應時間快，工作穩定。下面小編給大家介紹一下空氣品質傳感器的原理。

傳統的波許L型汽油噴射系統及一些中檔車型採用這種葉片式空氣流量傳感器，如豐田CAMRY（佳美）小轎車、豐田PREVIA（大霸王）小客車、馬自達MPV多用途汽車等。由空氣流量計和電位計兩部分組成。空氣流量計在進氣通道內有一個可繞軸擺動的旋轉翼片（測量片），作用在軸上的卷簧可使測量片關閉進氣通路。

發動機工作時，進氣氣流經過空氣流量計推動測量片偏轉，使其開啟。測量片開啟角度的大小取決於進氣氣流對測量片的推力與測量片軸上卷簧彈力的平衡狀況。進氣量的大小由駕駛員操縱節氣門來改變。進氣量愈大，氣流對測量片的推力愈大，測量片的開啟角度也就愈大。在測量片軸上連著一個電位計。電位計的滑動臂與測量片同軸同步轉動，把測量片開啟角度的變化（即進氣量的變化）轉換為電阻值的變化。電位計通過導線、連接器與ECU連接。ECU根據電位計電阻的變化量或作用在其上的電壓的變化量，測得發動機的進氣量。

在葉片式空氣流量傳感器內，通常還有一電動汽油泵開關。當發動機起動運轉時，測量片偏轉，該開關觸點閉合，電動汽油泵通電運轉；發動機熄火後，測量片在迴轉至關閉位置的同時，使電動汽油泵開關斷開。此時，即使點火開關處於開啟位置，電動汽油泵也不工作。

流量傳感器內還有一個進氣溫度傳感器，用於測量進氣溫度，為進氣量作溫度補償。

1．傳感器工作原理介紹

在當前的空氣淨化領域，空氣品質傳感器幾乎已經成為淨化設備的標配附件，其作用是對空氣中的PM2．5等顆粒物濃度進行監測，工作原理如下：

在傳感器內部設有恆定光源（如紅外發光二極體），空氣通過光線時，其中的顆粒物會對其進行散射，造成光強的衰減。其相對衰減率與顆粒物的濃度成一定比例。

紅外傳感器內部結構一覽

在與光源對角的另一側設有光線探測器（如光電電晶體），它能夠探測到被顆粒物反射的光線，並根據反射光強度輸出PWM信號（脈寬調製信號），從而判斷顆粒物的濃度。對於不同粒徑的顆粒物（如PM10和PM2．5），其能夠輸出多個不同的信號加以區分。

顆粒物傳感器工作原理（圖片來自網絡）

看似簡單的工作過程中，其實包含著光線的散射、反射、光強的衰減以及複雜的算法，我們之所以能夠在傳感器上或以不同顏色、或以數字形式直觀看到空氣品質指數，傳感器功不可沒。目前市場上主流的傳感器分為兩種：紅外顆粒物傳感器和雷射顆粒物傳感器，在工作原理方面，二者差別並不算太大；但結構方面卻大有不同。

2．兩大主流傳感器對比

雖然同為主流產品，但紅外傳感器和雷射傳感器的結構差別相當大。紅外傳感器的內部結構和電路設計都較為簡單，雷射傳感器則顯得更為複雜。

雷射傳感器VS紅外傳感器 內部結構對比

設計的不同帶來的是測量精度的差異，紅外傳感器採用紅外發光二極體作為光源，而雷射式傳感器則採用更為穩定的雷射二極體。

在傳感器工作過程中，必需條件之一是流動的空氣通過光源和接收器之間的交叉區域。為了驅動氣流，紅外傳感器採用電阻加熱的方式，利用熱空氣帶動周圍氣體流動；雷射式傳感器則在內部設有固定的風機。

信號輸出方面，紅外傳感器內部的光電電晶體只能輸出脈寬調製信號（PWM信號），這種信號並不能直觀顯示空氣中顆粒物的濃度，需要經過進一步計算才能得出顆粒物濃度範圍；雷射傳感器內部光電探測器的光電效應會產生電流信號，經電路放大處理後，可得到顆粒物的濃度值，信號一般為串口輸出。

這也就解釋了為什麼部分淨化器只能通過不同顏色燈光來指示空氣品質，而其他淨化產品則能夠以數字形式顯示具體空氣品質指數。

另外，紅外傳感器採用電阻加熱方式驅動氣流，顆粒物的採樣數較少，測試精度略顯不足；而雷射傳感器採用風機驅動，數據採集量足夠大，在一定程度上能夠保證數據的精確性。

當然，高精度也是有一定副作用的——雷射傳感器的壽命相較紅外傳感器更短，不過隨著技術的不斷改進，目前大部分傳感器均有不錯的表現。

3．傳統設計存在嚴重缺陷！

相比於淨化器配備的空氣品質傳感器，大部分人更熟悉的可能是常見的「霾表」，隨著空氣汙染的日益嚴重，這種產品的市場佔有率絲毫不遜色於大部分淨化器，這也正顯示了用戶對於身邊空氣品質的關注。不過您有沒有思考過這樣一個問題：為什麼在淨化器本身配備傳感器的同時，很多人仍選擇霾表來監測室內空氣品質呢？

相對機身傳感器 ＂霾表＂仍是很多人的第一選擇

這就涉及到淨化器機身傳感器設計方式的一個嚴重缺陷：由於其工作原理所限，只能對淨化器機身周圍的一小部分空氣進行監測，這樣的設計並不能客觀體現淨化器的淨化性能。

舉個簡單的例子，一款空氣淨化器的單次淨化效率可能表現很好，但其結構設計不合理導致送風效果較差，潔淨空氣不能有效循環。這就意味著，大部分時間，只有淨化器機身周圍的空氣是潔淨的，而用戶卻無法通過監測數據發現這一問題。這也不能歸罪於傳感器——畢竟此時通過其內部的空氣中顆粒物含量並不高。

針對這一嚴重缺陷，筆者對目前市面上主流淨化產品進行對比，找到了一種相對更靠譜的解決方案。這一創新的方法來自芬蘭的空氣淨化器品牌LIFAair：採用分體設計的獨立空氣品質傳感器，傳感器既能通過藍牙或WiFi與淨化器進行連接，充當傳感器兼控制器；也可用作獨立的「霾表」使用。它的日常使用場景是這樣的：

LIFAair分體式傳感器日常使用場景

獨立設計允許我們將傳感器置於室內任何位置，對空氣品質進行實時監測。其監測數據包括二氧化碳、甲醛、PM2．5含量、溫度和溼度，基本涵蓋了關於室內環境的所有指標。

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