碳中和遠景下，工業環境監測領域國產氣體傳感器

　　近年來，隨著物聯網和人工智能技術的快速發展，加上智慧工業、智能家居、環境監測等物聯網場景需求劇增下，氣體傳感器市場迎來快速增長。

　　據Yole數據顯示，全球氣體傳感器規模持續增長。2020年，全球氣體傳感器總體規模約為11-12億美元，預計到2026年將達到22億美元規模，年復合增長率約為 10.9%。

　　如今，隨著“雙碳計劃”的加速推進，給氣體傳感器帶來了新一輪的增長需求。而工業領域是實現雙碳目標的關鍵，此前國務院印發的《2030年前碳達峰行動方案》將“工業領域碳達峰行動”列為“碳達峰十大行動”之一。

　　工業領域實現碳中和的第一步是確認碳排放量，氣體傳感器必不可少。在此背景下，不少傳感器企業從傳感器到響應的儀器儀表以及數據分析系統都做了相應的布局，并且有些在工業領域已經進行了很好應用。得益于豐富市場應用場景以及歷經幾十年的技術沉淀，中國氣體傳感器行業有望迎來井噴式發展。

　　本期內容將從工業環境監測領域切入，通過國家智能傳感器創新中心傳感器產品資料庫平臺對典型的優秀國產氣體傳感器產品技術和性能對比，展現國產品牌之光芒。

　　部分國產氣體傳感器產品

　　SensingeWorld

　　01

　　漢威科技旗下煒盛電子—4R-PID

　　煒盛電子成立于2003年，是一家集傳感器研發、生產、銷售及應用方案服務為一體的高新技術企業。

　　據介紹，4R-PID 為高性能光離子化 PID 傳感器。該傳感器具有高靈敏度、寬范圍、廣譜的特點，能夠在不同應用領域對數千種揮發性有機化合物(VOCs) 及部分無機蒸氣進行檢測，并可提供高達10000ppm的檢測量程和最低 1ppb 的檢測極限，具有極快的響應速度和極高的分辨率。可用于各類手持便攜式、現場固定式儀器儀 表，也可應用于多種類型的分析儀。

　　產品技術實力和國外產品對比

　　參數分析：

　　-從性能參數上來說，兩款傳感器皆為高性能光離子化 PID 傳感器，國產傳感器的量程范圍為0-10000ppm大于進口傳感器的0-50ppm；在響應時間T90上，國產傳感器≤5S略慢于進口傳感器的<3S，靈敏度皆為>20mV/ppm；

　　-在工作環境的要求中，國產傳感器的工作溫度為-40-60℃，寬于進口傳感器的-40-55℃；工作電壓上，國產傳感器為3-5V，要寬于進口傳感器的3.2-3.6V，可以適用于更多情況；

　　-在應用領域上兩者都可適用于應急響應、工業衛生、人員安全、VOCs 檢測、環境質量監測、石油、石化安全、土壤污染及治理。

　　02

　　慧聞納米科技—MMD802

　　蘇州慧聞納米科技有限公司于2014年由來自前NASA的科學家團隊在蘇州成立，是一家從事智能傳感器研發、生產和銷售，同時提供人工嗅覺解決方案的國家級高新技術企業。

　　據介紹，MMD802紅外氣體傳感器，應用于室內空氣質量檢測、HVAC系統、新風設備、空氣凈化設備、風扇、窗戶自動控制等，具有良好的選擇性，穩定性。世界范圍內都有廣泛應用。MMD802紅外傳感器是基于朗博-比爾定律設計制作，用于檢測目標氣體，屬于物理傳感器。不受材料消耗影響，壽命比化學類傳感器普遍要長。

　　產品技術實力和國外產品對比

　　參數分析：

　　-從性能參數上來說，兩款傳感器皆為NDIR原理的紅外二氧化碳傳感器，兩者在量程范圍上皆為400-2000ppm，T90響應時間皆為≤120S，在精度上同樣為±50ppm＋5%讀數值。

　　-在工作環境的要求中，國產傳感器的工作溫度與濕度范圍與進口傳感器一致，皆為0-50℃與0-90%，RH無凝結，供電上兩者的供電電壓皆為4.5-5.5VDC，平均電流與峰值電流為20mA與120mA，要低于進口傳感器。

　　-在應用領域上兩者都可適用于工業環境監測、空氣調節系統、新風系統、室內空氣質量 (IAQ) 測量、空氣凈化系統、智能/物聯網 (IoT) 系統。

　　03

　　四方光電—CM1106S

　　四方光電是一家從事智能氣體傳感器和高端氣體分析儀器的科創板上市企業（股票代碼688665）。公司2003年成立于武漢“光谷”。

　　據介紹，單通道紅外二氧化碳傳感器CM1106S是一款單通道NDIR傳感器，受到多年的市場檢驗，始終以其穩定的性能，較高的性價比和可靠省心的特點獲得客戶的青睞。

　　與電化學、催化燃燒、固體電解質、半導體、光聲法進行比較，NDIR檢測方法具有選擇性好、不易受有害氣體影響而中毒老化、響應速度快及穩定性好、成本低、信噪比高等優點。

　　產品技術實力和國外產品對比

　　參數分析：

　　-從性能參數上來說，兩款傳感器皆為NDIR原理的紅外二氧化碳傳感器，兩者在量程范圍上皆為400-2000ppm，國產傳感器可以擴展至10000ppm要大于進口傳感器；

　　-在精度上同樣為±50ppm＋5%讀數值，數據刷新時間國內傳感器為1S，要短于進口傳感器的4S；

　　-在工作環境的要求中，國產傳感器的工作溫度與濕度范圍皆優于進口傳感器為-10-50℃與0-95%RH(非凝結)，在供電電壓上兩者皆支持5VDC；

　　-在應用領域上兩者都可適用于工業環境監測、空氣調節系統、新風系統、室內空氣質量 (IAQ) 測量、空氣凈化系統、智能/物聯網 (IoT) 系統。

　　04

　　合肥微納感知—HGS1001

　　合肥微納感知是一家專注于MEMS氣體傳感器、MEMS氣體流量傳感器研發、生產和銷售的國家級高新技術企業，2015年11月由中國科學技術大學留學歸國人員創辦。

　　據介紹，HGS1001 氣體傳感器主要由MEMS硅基加熱器、納米材料和表貼陶瓷殼體三部分構成，是一款檢測VOC濃度的氣體傳感器。 該款氣體傳感器具有較高靈敏度，受溫濕度影響更小。當傳感器穩定工作于潔凈空氣環境時，設定此時傳感器的敏感電阻為傳感器基準電 阻（R0），一旦空氣中有被測氣體存在時，半導體材料的電導率會變化，傳感器的敏感電 阻（Rs）也隨之改變。

　　產品技術實力和國外產品對比

　　參數分析：

　　-從性能參數上來說，兩款傳感器皆為金屬氧化物半導體氣體傳感器，國產傳感器的量程范圍為1-500ppm小于進口傳感器的1-1000ppm；

　　-在響應時間上，國產傳感器為<20s慢于進口傳感器；國產傳感器尺寸為3.2mm × 2.5mm × 1.1mm體積上小于進口傳感器的3 x 3 x 1mm；在工作條件上，國產傳感器的加熱器電壓為1.5-1.8V，高于進口傳感器的1.3V；

　　-在應用領域上兩者都可適用于空氣污染監測，空氣質量監測 (室內、車輛 、停車場、loT等)，通風 (房子、教室、工業和辦公室等)、氣體泄漏檢測。

　　05

　　諾聯芯—LARK-1LMCT CO2

　　諾聯芯成立于2014年7月是專注于氣體檢測技術和產品的高科技公司，公司的核心技術包括：高靈敏度非色散紅外氣體傳感器（NDIR）、MEMS紅外光源、MEMS微加熱器等。

　　諾聯芯出品的紅外LARK-1L CO2為小量程高分辨率系列，主要用于分析水體中總有機碳( Total Organic Carbon ) 、空氣中低濃度TVOC和氣體純化之后的CO2濃度。

　　產品技術實力和國外產品對比

　　參數分析：

　　-從性能參數上來說，兩款傳感器皆為NDIR傳感器，量程范圍皆為0-2000ppm；在預熱時間上，國產傳感器與進口傳感器皆為3分鐘；精度上，國產傳感器為±5ppm優于進口傳感器的±(50ppm+5%讀數值)；

　　-在工作環境的要求中，國產傳感器的工作溫度為0-40℃，略窄于進口傳感器的0-50℃；工作電壓上，國產傳感器為9-24V，高于進口傳感器的4.5-5.5V，可以適用于更多情況；

　　-在應用領域上兩者都可適用于CO2檢測。

　　06

　　盛密科技—PID-50

　　盛密科技（SemeaTech）是一家面向全球市場的高新技術企業，公司立足于工業及民用環境安全檢測領域，致力于研發、生產制造、銷售有害有毒氣體、電離及非電離輻射傳感器以及相關產品。

　　據介紹，2020年12月，盛密正式發布4系PID傳感器的系列產品。該系列產品專門為檢測各種揮發性有機化合物（VOCs）而設計，任何電離能低于10.6eV紫外燈光子的化合物也都可被檢測。可選量程范圍0-10000ppm，最高信號分辨率高達10ppb。4S PID傳感器在工業安全、運輸安全、大氣環境治理等場合中的VOCs檢測都能得到良好的應用。

　　產品技術實力和國外產品對比

　　參數分析：

　　-從性能參數上來說，兩款傳感器皆為高性能光離子化 PID 傳感器，兩款傳感器的量程范圍皆為0-50ppm；在響應時間T90上，國產傳感器<5S略慢于進口傳感器的<3S；靈敏度皆為>20mV/ppm；

　　-在工作環境的要求中，國產傳感器的工作溫度為-20-50℃，窄于進口傳感器的-40-55℃；工作電壓上，國產傳感器為3.5-5V，要寬于進口傳感器的3.2-3.6V，可以適用于更多場景要求；

　　-在應用領域上兩者都可適用于應急響應、工業衛生、人員安全、VOCs 檢測、環境質量監測、石油、石化安全、土壤污染及治理。

　　07

　　武漢微納— iS-MM-VOCs-4

　　武漢微納傳感是一家專注于氣體感測解決方案，集研發、生產、銷售為一體的高新技術企業。公司成立于2015年5月，公司主要生產基于MEMS芯片技術的各種類型氣體傳感器，以及其應用產品。

　　據介紹，基于MEMS微熱盤技術的微型金屬氧化物半導體氣體傳感器iS-MM-VOCs-4，用于檢測空氣中的有機可揮發物（VOCs）。傳感器的生產結合了MEMS硅襯底技術、薄膜技術、厚膜技術、陶瓷封裝技術，專利配方的納米骨架氣體敏感層沉積于微熱盤和叉指電極的頂部，從而產生了依賴于有害氣體濃度的電導率。

　　產品技術實力和國外產品對比

　　參數分析：

　　-從性能參數上來說，兩款傳感器皆為金屬氧化物半導體氣體傳感器，國產傳感器的量程范圍為0.1-1000ppm略大于進口傳感器的1-1000ppm；在響應時間上兩者皆為10s；尺寸上國產傳感器為3.8mm × 3.8mm × 1.5mm大于進口傳感器的3 x 3 x 1mm；

　　-在壽命上兩款傳感器皆為＞5年

　　-在應用領域上，兩者都可適用于空氣污染監測、空氣質量監測 (室內、車輛 、停車場、loT等)、通風 (房子、教室、工業和辦公室等)、氣體泄漏檢測。