对VOC(挥发性有机化合物)的测试需求日益增多。但是早先推出来的一些消费类产品,很容易在使用了一段时间之后,就感测不到数据了?

为什么?

大部分是因为一种叫做“硅氧烷Siloxane”的气体在作怪,这种气体随处可见,对人体无害,但是很容易使MOX(金属氧化物)传感器的性能退化。如下图所示,实测中不少气体传感器在6个月之后基本失效。

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(硅氧烷反应过程:气体和传感器接触时,会裂解成不同的分子在膜片上形成保护层,从而会阻止气体再次进入膜片内部进一步感应。)

最近,一款能“抗硅氧烷”的MOX气体传感器出现了,号称是全球首款多像素气体传感器。(在当前所有气体传感器玩家中,包括某奥地利公司、某德国公司、日本的两家公司、一家被收购的英国公司,他们目前都未推出“抗硅氧烷”产品)

盛思锐公司大中华区总经理李锦华透露,其实两年前公司产品已经做出来了,但是当时发现硅氧烷对产品性能影响很明显,于是为了解决这个“小”问题,公司花了两年时间研发了自己专利的“抗硅氧烷”材料和工艺。

这款SGP气体传感器,它将四个气体传感元件集成在非常小的2.45 x 2.45 x 0.9 mm3 DFN封装中,具有完全校准的空气质量输出信号。下图为该产品与传统MOX产品的比较。

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下图是盛思锐做的产品demo,EDN记者现场很明显的可以看到竞争对手产品的响应速度和精度对比。

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产品的功耗

这个产品的功耗有两个版本。

第一个是SGP30,这个功耗是1.8伏x 40毫安,主要用在一些非移动或者非锂电池为主的产品。

另一个低能耗版本的SGPC3,主要用在移动场合,比如说待机时间很长,需要时开启/然后又关闭的应用场景,功耗是1.8伏x 1毫安。

业界也有一些厂商号称功率更低,对此盛思锐气体传感器产品经理Felix Hoehne指出,“这是平衡性能的结果。我们的产品是每秒钟2个占空比,如果减少占空比,很容易将功耗做的更低,但是我们要保证感应速度。”

精度达到多少?

李总透露盛思锐的传感器是通过非常标准的数据表和数据库来保证最终产品准确性的,“生产线上每一颗传感器我们都会做测试、校准,通过大量的数据来保证最终产品的精度。”

一般来说,MOX气体传感器的精度在12%到13%左右,盛思锐的最大精准度是30%左右。

30%已经是很精确的值了,如下表所示,不同级别之间的数据差跨度很大(TVOC [ppb])。

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气体传感器应用场景

MOX气体传感器的好处主要有三点:

首先,MOX可以达到足够高的敏感度,测量单位是ppb。市场上其它的包括电学和光学的技术是没有办法达到这一点的。

第二,测量的范围非常广,例如在室内可能有数百种的挥发气体,MOX可以一次性的监测多种气体。如果使用光学传感器,可能一个光学感应器只能针对一种气体。

不过也有遗憾之处,那就是对二氧化碳的测量。目前MOX没有办法测量二氧化碳,而是通过测量氢气,从而等效出二氧化碳的比例。(盛思锐也有自己的光学二氧化碳传感器产品。)

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(等效的机理是因为一般室内,除了燃烧的火源,一般只有人类能产生二氧化碳和氢气,所以按这个产生比例,通过测量氢气来等效估算二氧化碳。)

凭借上述优势,现在的MOX气体传感器不仅可以用于空气净化机等传统产品中,还可以在很多以前没有出现过的应用场景。

例如手机,光学等气体传感器在手机中应用基本上是没有机会的,它们不仅体积大,还要加ADC。而现在小,功耗低,抗硅氧烷(随处可见,PCB也会散发这种气体),所以未来在中国有很大的发展空间。

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