維護健康的微型CO₂感測器

作者 : TDK

為了幫助改善家庭、辦公室和醫院的空氣品質,對檢測CO2和其他氣體的感測器需求日益增長,TDK成功開發出一款體積遠小於傳統感測器的CO2感測器。

全球變暖已經成為世界性問題。二氧化碳(CO2)不僅是導致全球變暖的起因,而且還嚴重影響了我們的健康。為了幫助改善家庭、辦公室和醫院的空氣品質,對檢測CO2和其他氣體的感測器需求日益增長,TDK成功開發出一款體積遠小於傳統感測器的CO2感測器。

長時間待在通風不暢的房間裡,是否難以保持專注或感覺昏昏欲睡?罪魁禍首可能就是CO2。眾所周知,房間裡的高CO2濃度可能對人體產生各種影響,例如頭痛和困倦乏力,因此通常將 CO2濃度用作評估空氣污染的指標。目前,室內CO2濃度更多被用作一項通風指標,以減輕新冠病毒感染的蔓延。此外,為了減緩全球變暖,對於能夠檢測工廠、工業設備、汽車的CO2排放量的設備需求與日俱增。從個人健康到全球問題,CO2檢測的作用則越來越重要。

根據一項有關CO2濃度如何影響人類生產率的研究,CO2濃度每提高400ppm,認知能力就會降低20%。以500ppm為基線,當濃度達到2,500ppm時,決策績效會大幅降低。

雖然測量空氣中的CO2和其他化學物質的需求不斷增長,但CO2感測器迄今面臨著諸多技術挑戰。傳統的氣體感測器採用光學技術來測量氣體中的分子數量,不僅需要體積更大的封裝,而且能耗更高,成本昂貴,從而限制了可安裝這些感測器的設備類型。有些感測器採用了eCO(二氧化碳當量)方法,雖然它們具有尺寸較小、功耗較低的優勢,但它們測量的是CO2物質的當量,而非直接測量CO2,因而影響了精準度。

由TDK開發的基於MEMS的CO2感測器TCE-11101一舉攻克了以前困擾感測器的尺寸、功耗和精確度難題,實現了微型化和超低功耗。

TDK集團旗下子公司InvenSense將新興材料開發、MEMS製程技術、人工智慧和機器學習功能相結合,克服了以往的挑戰,開發出了TCE-11101,它是一款微型氣體感測器平台,能夠直接精確檢測CO2。TCE-11101屬於SmartEnviro環境感測器系列,採用微型5mm × 5mm × 1mm封裝,因而非常適合移動設備。它的CO2濃度檢測範圍為400ppm~50,000ppm,同時功耗不足1mW。

與傳統感測器相比,由於TDK的CO2感測器尺寸更小,功耗更低,因此它們能夠安裝在以前不可能安裝的設備中。這些設備包括移動監控器,用於輕鬆測量房間內的空氣品質,以及車載監控器,用於提高長途駕駛的安全性。該感測器還非常適用於智慧樓宇和智慧家庭,基於CO2濃度,實現對供暖、通風和空調(HVAC)系統的精細控制。

現在,根據溫度和濕度來控制空調的系統非常普遍。隨著CO2和其他氣體感測器的發展,今後可能實現更先進的空氣環境監控,這將有助於造福大眾,為人類健康做出貢獻。

 

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