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智能气体传感器的市场新趋势

 

气体传感器广泛应用于石油、化工、钢铁、冶金、矿山、环保、市政、医疗、食品等工业和生活的各个领域。近年来,随着互联网和物联网的快速发展,气体传感器在新兴智能家居、可穿戴设备、智能移动终端等领域的应用取得了长足的进步,大大扩大了应用空间,需求也发生了数量级的变化。

 

各种类型的气体传感器应用广泛

目前使用的气体传感器主要有四大类:半导体、电化学、催化燃烧和红外线,它们的工作原理不同,功能特性各有优势。

  • 半导体气体传感器应用广泛,易于使用,广泛应用于家用燃气检测、智能家电等领域,是目前气体传感器中应用最广泛的品种;
  • 电气化学气体传感器非常适合检测低浓度有毒气体,以及检测氧气、酒精等无毒气体。目前主要应用于各种工业领域和道路交通安全检测领域;
  • 可燃气体检测采用催化燃烧式气体传感器,主要用于煤矿领域的瓦斯检测;
  • 红外气体传感器适用于甲烷、二氧化碳等气体的检测。目前实际应用较为广泛,主要用于暖通空调和室内空气质量监测、工业流程和安全防护监测、农业和畜牧业生产流程监测等领域。

 

 

环境监测成为气体传感器环境保护的迫切需要

目前,环境保护需求日益迫切,再加上传感器技术本身的不断发展,正在推动环境监测成为物联网(IoT)垂直领域的亮点应用之一。气体传感器、水环境检测传感器、土壤污染检测传感器等已成为建立环境监测系统的“三大基石”,越来越受到社会各界和国家的重视。

除了工业、家居、医疗、建筑等其他环境监测领域,“三大基石”之一的气体传感器也创造了更多的机会。根据Yole Développement预测,2021年气体传感器市场将覆盖9.2亿美元的市场价值,未来5年复合年增长率为7.3%,其中环境监测在所有应用领域排名第三。

 

在消费应用领域,MEMS气体传感器的增长速度更快

依据Yole Développement根据分析,气体传感器很可能是下一个集成在智能手机或可穿戴设备上的最佳选择。为了降低成本、功耗和尺寸,特别是MEMS技术的解决方案,消费应用正在推动新的气体传感器的发展。从2015年的1200万美元增加2021年的9500万美元。如果大规模在新型技术上使用,那么还将会有6000万美元的增长。2015年至2020年,其复合增长率超33%。这一段时间气体传感器增长率有望成为历史上最高。所有这些迹象表明:气体传感器的市场开始了。

根据市场研究机构Yole Developpement的最新报告,2015年气体传感器(Gas Sensor)在消费电子应用市场,出货量只有130万左右。但在未来大量使用智能手机和可穿戴设备的情况下,预计2018年将突破1亿个大关,2021年将跃升至3.5亿个。

 

 

微型化、智能化、多功能化的气体传感器发展趋势

与其他传感器一样,气体传感器的发展趋势是微型化、智能化和多功能化。纳米、薄膜技术等新材料制备技术的成功应用为气体传感器实现新功能提供了条件。利用MEMS技术,可以实现传感器的小尺寸,进而研究多气体传感器的集成,实现多功能化。气体传感器和数字电路的集成将成为实现智能化的必然途径。小型智能气体传感器将成为激活市场的新亮点。

随着国际巨头的趋势,Bosch推出了集气体传感器、气压传感器、湿度传感器和温度传感器于一体的小型化、高集成度气体传感器产品BME280。BME280的气体传感器可以检测到涂料、办公设备、清洁用品和家具等物品中含有的挥发性有机化合物(VOC);可以使用气压传感器±测量高度的精度为1m,可用于室内楼层检测。

传感器还可以通过开关窗户或控制空气流量来监控和管理室内空气质量;监控个人健康状况,提供改善个人健康的建议;监控家庭自动化和环境;并获得定制的天气预报。尽管该产品配备了四种传感器,但是外形尺寸只有3mm×3mm×0.93mm。BME280与I2C和SPI通信接口相结合。有三种功率模式和过采样率,这将使设计者能够轻松地将BME280应用到不同的应用程序中。

 

主流气体传感器制造商

气体传感器生产企业主要集中在日本、欧洲和美国,例如英国城市技术公司(母公司Honeywell)、Figaro日本、Alphasensens英国、Dynament炜盛科技等。

  • 英国城市技术有限公司Honeywell子公司从电化学开始,同时涉足红外和催化气体传感器,其产品包括O2、CO2、NO、NO2等比较常见的气体传感器,也包括氰化氢、氯气、联氨等工业气体传感器。城市技术每年生产超过150万个传感器,产品类别超过200个,生产的传感器可以检测到20种不同的气体。
  • Figaro气体传感器产品技术主要有半导体型(MOS),在工业、汽车、室内空气检测、科学测量等领域,电化学和催化燃烧型气体传感器得到了广泛的应用。除了传统技术外,Figaro还推出了结合MEMS技术的金属氧化物类型的室内空气质量传感器TGS8100。该传感器是目前行业内功耗最小的室内空气传感器,可用于空调、空气净化器、排气扇等设备。
  • Alphasense是一家位于英国的气体传感器公司,其主要产品是氧气、有毒气体和易燃气体传感器。该公司的传感器技术涵盖了电化学、催化剂、光学和半导体四大类。

 

国内主要气体传感器企业有炜盛科技、天津费加罗(中日合资)、重庆煤炭科学院、山西腾星等718家。其中,威盛科技是目前国内唯一能生产半导体、催化燃烧、电化学、红外光学四大类气体传感器的企业,是国内气体传感器的绝对领导者,占销量的60-70%。大部分可燃气体(甲烷、丙烷、氢气等)。)和大部分毒性气体(一氧化碳、硫化氢、苯等。)被检测出来,广泛应用于工业、矿业、航空航天、民用、商业等领域。

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