近日,，國外咨詢機構(gòu)Yole Intelligence發(fā)布報告《Gas and Particle sensors 2024》,，報告對氣體和粉塵傳感器全球市場進行了調(diào)研,，分析了氣體和粉塵傳感器的市場現(xiàn)狀、具體的細分市場和未來發(fā)展趨勢,，報告顯示氣體和粉塵傳感器市場在2023年至2029年間增長 8%,，到2029年市場總規(guī)模將達到約 28 億美元，在消費,、工業(yè),、汽車和醫(yī)療這4大領(lǐng)域都有所增長。

圖1 氣體和粉塵傳感器的市場預(yù)測

報告中提及的粉塵傳感器是一種用于監(jiān)測環(huán)境中粉塵顆粒濃度的裝置,，它通過使用光學、電子或化學傳感技術(shù)來檢測并量化懸浮在空氣中的微小顆粒物質(zhì),，如灰塵,、煙霧、細顆粒物,、粉末或顆粒狀污染物,，然后將測得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可讀的數(shù)字或圖形形式。受到環(huán)境意識提高,、法規(guī)合規(guī),、技術(shù)創(chuàng)新和市場需求多元化等多個因素的共同推動，粉塵傳感器將不斷發(fā)展,，其應(yīng)用領(lǐng)域也將繼續(xù)擴大,。

根據(jù)Yole Intelligence的報告顯示，四方光電在2023年全球粉塵傳感器為17%,，市場占比第一,！四方光電是一家從事智能氣體傳感器和氣體分析儀器的科創(chuàng)板上市企業(yè)，多年來不斷深耕技術(shù),，通過光散射技術(shù)研究,，利用先進的自動粒子識別技術(shù)（Auto Particle Identification，API）和鞘氣保護結(jié)構(gòu)開發(fā)了系列粉塵傳感器,，相較于其他測量方法,，具有精度更高、穩(wěn)定性更好的優(yōu)勢。

圖2 粉塵傳感器

光散射技術(shù)原理

空氣中的粒子對入射光有散射作用,，散射光的強度與粒徑有關(guān)。將含有顆粒的空氣從采樣口吸入,，通過光敏感區(qū)時,，塵埃粒子受光照射，散射出與粒子大小成一定比例的光脈沖信號,，該信號被光敏器件接收并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信號再被放大,，通過對一個檢測周期內(nèi)電脈沖的計數(shù)，便可得知單位采樣空氣中的粒子個數(shù)（pcs/L）,，進而可通過算法換算為質(zhì)量濃度,。

圖3 光散射技術(shù)原理

自動粒子識別技術(shù)

粉塵傳感器的應(yīng)用場景非常廣泛,，包括室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測,、室外環(huán)境監(jiān)測、潔凈室顆粒物檢測等等,，由于環(huán)境的復(fù)雜多變,，不同場景下粉塵粒子分布不同，需要檢測的粒徑大小也不同,。為準確識別傳感器所處場景,、精確檢測不同大小的顆粒物濃度，自動粒子識別技術(shù)應(yīng)運而生,。自動粒子識別技術(shù)通過算法消除相互干擾,，通過粒徑分布特征推算粒子密度，再據(jù)此計算濃度,，實現(xiàn)對不同場景下不同分布特征粉塵濃度的合理反饋,，以及不同粒徑粒子的多通道輸出，是一種高性價比的技術(shù)解決方案,。憑借自動粒子識別技術(shù),，四方光電的粉塵傳感器在PM2.5、PM10等不同塵源環(huán)境下,，能夠?qū)崿F(xiàn)與標準儀器近乎一致的測量結(jié)果,，且具備自動溫度補償及良好的耐久性。

鞘氣保護結(jié)構(gòu)

測量穩(wěn)定性和準確性是粉塵傳感器的重要指標,，但是,，在惡劣環(huán)境下，傳感器的測量穩(wěn)定性很容易受到影響,。因為空氣中顆粒進入光腔后很容易在光敏區(qū)發(fā)生重疊,，故傳感器的檢測精度產(chǎn)生較大誤差,；另外，高濃度顆粒物環(huán)境下大量顆粒物進入腔室并很快沉積,，從而污染內(nèi)部光學元件，使傳感器的穩(wěn)定性快速下降,，其壽命大大縮短,。這些因素始終影響著傳感器的長時間穩(wěn)定運行。為解決這一問題,，四方光電采用了鞘氣保護結(jié)構(gòu),，相較于現(xiàn)有技術(shù)，通過引入鞘氣來保護監(jiān)測箱內(nèi)的光學腔體,，減少粉塵顆粒物對光學腔體的污染,，進而減少了維護的工作量。

基于上述技術(shù)的優(yōu)勢,，四方光電推出的紅外粉塵傳感器,、激光粉塵傳感器、揚塵傳感器和粒子計數(shù)器等系列傳感器產(chǎn)品,，廣泛應(yīng)用于消費電子,、工業(yè)環(huán)境、車內(nèi)環(huán)境和醫(yī)療環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域,，憑借過硬的技術(shù)實力和產(chǎn)品質(zhì)量得到了市場的認可,。

在消費電子應(yīng)用領(lǐng)域，四方光電推出了紅外粉塵傳感器PM1000系列,、激光粉塵傳感器PM2000系列和集成空氣品質(zhì)傳感器AM1000系列,，產(chǎn)品可以滿足室內(nèi)空氣監(jiān)測的需求，廣泛應(yīng)用于空氣凈化器,、室內(nèi)空調(diào)和室內(nèi)新風系統(tǒng)上,。紅外粉塵傳感器PM1000系列和激光粉塵傳感器PM2000系列采用光學散射原理，可檢測室內(nèi)空氣中顆粒物濃度數(shù)值的變化趨勢,；具有精度高,、靈敏度好、響應(yīng)速度快和功耗低等優(yōu)點,。在此基礎(chǔ)上,，針對現(xiàn)有市場不斷升級的需求以及痛點，四方光電將顆粒物濃度檢測和其他空氣指標檢測結(jié)合,，推出了集成空氣品質(zhì)傳感器AM1000系列,，能夠同時檢測顆粒物濃度、室內(nèi)溫濕度,、VOC濃度等多項空氣指標,，具有性能穩(wěn)定,、設(shè)計緊湊、功能齊全和接口豐富的優(yōu)勢,，滿足客戶在不改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的情況下進行性能升級的需求,。

在工業(yè)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域,，四方光電針對揚塵監(jiān)測的市場需求、深入研究現(xiàn)有傳感器的痛點難點,，根據(jù)不同的應(yīng)用場景,，以及不同地方標準需求，推動技術(shù)革新升級,，成功研發(fā)了揚塵顆粒物傳感器PM3003S及PM3006S,。通過采用寬溫型大功率線型激光光源、API粉塵自動識別技術(shù),、先進的流道設(shè)計實現(xiàn)抗污染,、大流量車規(guī)級采樣機構(gòu)、高濕度環(huán)境的水霧去除裝置等,，低成本地實現(xiàn)了對室外揚塵粉塵與β射線吸收法達到0.9相關(guān)系數(shù)的高精度測量,。在長期市場應(yīng)用與檢驗過程中，幫助大批揚塵監(jiān)測客戶順利通過CPA,，CCEP認證,，成為室外揚塵監(jiān)測的良好選擇。另外,，四方光電還推出了激光粉塵傳感器PM3003Q,，采用工業(yè)級激光器，可靠性高,，配以流量穩(wěn)定的氣泵,，實現(xiàn)顆粒物PM2.5、PM10,、TSP質(zhì)量濃度的實時輸出,。

在汽車領(lǐng)域,，四方光電推出了汽車PM2.5傳感器APMS-3302,，是一款采用激光散射原理的車用粉塵傳感器，可精確檢測并計算單位體積內(nèi)空氣中不同粒徑的懸浮顆粒物的個數(shù),，通過數(shù)學算法及科學標定輸出顆粒物質(zhì)量濃度,。具有壽命長、精度高等優(yōu)勢,，可在道路行駛過程中實現(xiàn)快速響應(yīng),。為了滿足市場的更高要求,，四方光電推出PM2.5+CO2集成傳感器AIS-3200，可以實現(xiàn)檢測PM2.5和CO2的實時檢測,，同時可擴展監(jiān)控車內(nèi)溫度,。產(chǎn)品在全溫度與壓力范圍內(nèi)均可滿足精度要求，目前廣泛應(yīng)用于車載檢測儀,、車內(nèi)空調(diào)和車載凈化器中,。

在醫(yī)療環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域,，為了滿足醫(yī)療行業(yè)對潔凈度的需求，四方光電推出了OPC系列塵埃粒子計數(shù)器,，主要有在線式塵埃粒子計數(shù)器OPC-6510DS,、OPC-6303DS、OPC-6510和OPC-6303M和便攜式塵埃粒子計數(shù)器OPC-6511DS,。其中在線粒子計數(shù)器OPC-6510DS采用光學散射原理,，可精確檢測并計算單位體積內(nèi)空氣中不同粒徑的懸浮顆粒物的個數(shù)，可同時輸出 0.3μm,、0.5μm,、1.0μm、5.0μm,、10μm 五個通道的顆粒數(shù),，內(nèi)置超聲波氣體流量傳感器，進行恒流采樣,；采用低噪音渦輪風機采樣,，連續(xù)監(jiān)測穩(wěn)定性好；采用開放性通訊協(xié)議,，方便客戶集成,；使用大功率線性激光器，能進行高效粒子識別,。

作為中國氣體傳感器的創(chuàng)新企業(yè)，四方光電憑借長期的技術(shù)沉淀,、嚴格的質(zhì)量體系及國際化視野,，已經(jīng)成為諸多世界500強及國內(nèi)外細分領(lǐng)域頭部企業(yè)的配套供應(yīng)商。未來,，四方光電也將繼續(xù)秉承創(chuàng)立初心,，持續(xù)探索先進技術(shù)，錘煉產(chǎn)品優(yōu)勢,，為各行業(yè)客戶提供全面,、完善,、優(yōu)質(zhì)的解決方案。