近日，国外权威咨询机构Yole Intelligence发布报告《Gas and Particle sensors 2024》，报告对气体和粉尘传感器全球市场进行了调研，分析了气体和粉尘传感器的市场现状、具体的细分市场和未来发展趋势，报告显示气体和粉尘传感器市场在2023年至2029年间增长 8%，到2029年市场总规模将达到约 28 亿美元，在消费、工业、汽车和医疗这4大领域都有所增长。
图1 气体和粉尘传感器的市场预测
报告中提及的粉尘传感器是一种用于监测环境中粉尘颗粒浓度的装置，它通过使用光学、电子或化学传感技术来检测并量化悬浮在空气中的微小颗粒物质，如灰尘、烟雾、细颗粒物、粉末或颗粒状污染物，然后将测得的数据转化为可读的数字或图形形式。受到环境意识提高、法规合规、技术创新和市场需求多元化等多个因素的共同推动，粉尘传感器将不断发展，其应用领域也将继续扩大。
根据Yole Intelligence的报告显示，四方光电在2023年全球粉尘传感器市场份额为17%，市场占比第一！四方光电是一家从事智能气体传感器和高端气体分析仪器的科创板上市企业，多年来不断深耕技术，通过光散射技术研究，利用先进的自动粒子识别技术（Auto Particle Identification，API）和鞘气保护结构开发了系列粉尘传感器，相较于其他测量方法，具有精度更高、稳定性更好的优势。
图2 粉尘传感器市场份额
光散射技术原理
空气中的粒子对入射光有散射作用，散射光的强度与粒径有关。将含有颗粒的空气从采样口吸入，通过光敏感区时，尘埃粒子受光照射，散射出与粒子大小成一定比例的光脉冲信号，该信号被光敏器件接收并转换成相应的电脉冲信号再被放大，通过对一个检测周期内电脉冲的计数，便可得知单位采样空气中的粒子个数（pcs/L），进而可通过算法换算为质量浓度。
图3 光散射技术原理
自动粒子识别技术
粉尘传感器的应用场景非常广泛，包括室内环境监测、室外环境监测、洁净室颗粒物检测等等，由于环境的复杂多变，不同场景下粉尘粒子分布不同，需要检测的粒径大小也不同。为准确识别传感器所处场景、精确检测不同大小的颗粒物浓度，自动粒子识别技术应运而生。自动粒子识别技术通过算法消除相互干扰，通过粒径分布特征推算粒子密度，再据此计算浓度，实现对不同场景下不同分布特征粉尘浓度的合理反馈，以及不同粒径粒子的多通道输出，是一种高性价比的技术解决方案。凭借自动粒子识别技术，四方光电的粉尘传感器在PM2.5、PM10等不同尘源环境下，能够实现与标准仪器近乎一致的测量结果，且具备自动温度补偿及良好的耐久性。
鞘气保护结构
测量稳定性和准确性是粉尘传感器的重要指标，但是，在恶劣环境下，传感器的测量稳定性很容易受到影响。因为空气中颗粒进入光腔后很容易在光敏区发生重叠，故传感器的检测精度产生较大误差；另外，高浓度颗粒物环境下大量颗粒物进入腔室并很快沉积，从而污染内部光学元件，使传感器的稳定性快速下降，其寿命大大缩短。这些因素始终影响着传感器的长时间稳定运行。为解决这一问题，四方光电采用了鞘气保护结构，相较于现有技术，通过引入鞘气来保护监测箱内的光学腔体，减少粉尘颗粒物对光学腔体的污染，进而减少了维护的工作量。
基于上述技术的优势，四方光电推出的红外粉尘传感器、激光粉尘传感器、扬尘传感器和粒子计数器等系列传感器产品，广泛应用于消费电子、工业环境、车内环境和医疗环境监测领域，凭借过硬的技术实力和产品质量得到了市场的认可。
在消费电子应用领域，四方光电推出了红外粉尘传感器PM1000系列、激光粉尘传感器PM2000系列和集成空气品质传感器AM1000系列，产品可以满足室内空气监测的需求，广泛应用于空气净化器、室内空调和室内新风系统上。红外粉尘传感器PM1000系列和激光粉尘传感器PM2000系列采用光学散射原理，可检测室内空气中颗粒物浓度数值的变化趋势；具有精度高、灵敏度好、响应速度快和功耗低等优点。在此基础上，针对现有市场不断升级的需求以及痛点，四方光电将颗粒物浓度检测和其他空气指标检测结合，推出了集成空气品质传感器AM1000系列，能够同时检测颗粒物浓度、室内温湿度、VOC浓度等多项空气指标，具有性能稳定、设计紧凑、功能齐全和接口丰富的优势，满足客户在不改变产品结构设计的情况下进行性能升级的需求。
在工业环境监测领域，四方光电针对扬尘监测的市场需求、深入研究现有传感器的痛点难点，根据不同的应用场景，以及不同地方标准需求，推动技术革新升级，成功研发了扬尘颗粒物传感器PM3003S及PM3006S。通过采用宽温型大功率线型激光光源、API粉尘自动识别技术、先进的流道设计实现抗污染、大流量车规级采样机构、高湿度环境的水雾去除装置等，低成本地实现了对室外扬尘粉尘与β射线吸收法达到0.9相关系数的高精度测量。在长期市场应用与检验过程中，帮助大批扬尘监测客户顺利通过CPA，CCEP认证，成为室外扬尘监测的首选。另外，四方光电还推出了激光粉尘传感器PM3003Q，采用工业级激光器，可靠性高，配以流量稳定的气泵，实现颗粒物PM2.5、PM10、TSP质量浓度的实时输出。
在汽车领域，四方光电推出了汽车PM2.5传感器APMS-3302，是一款采用激光散射原理的车用粉尘传感器，可精确检测并计算单位体积内空气中不同粒径的悬浮颗粒物的个数，通过数学算法及科学标定输出颗粒物质量浓度。具有寿命长、精度高等优势，可在道路行驶过程中实现快速响应。为了满足市场的更高要求，四方光电推出PM2.5+CO2集成传感器AIS-3200，可以实现检测PM2.5和CO2的实时检测，同时可扩展监控车内温度。产品在全温度与压力范围内均可满足精度要求，目前广泛应用于车载检测仪、车内空调和车载净化器中。
在医疗环境监测领域，为了满足医疗行业对洁净度的需求，四方光电推出了OPC系列尘埃粒子计数器，主要有在线式尘埃粒子计数器OPC-6510DS、OPC-6303DS、OPC-6510和OPC-6303M和便携式尘埃粒子计数器OPC-6511DS。其中在线粒子计数器OPC-6510DS采用光学散射原理，可精确检测并计算单位体积内空气中不同粒径的悬浮颗粒物的个数，可同时输出 0.3μm、0.5μm、1.0μm、5.0μm、10μm 五个通道的颗粒数，内置超声波气体流量传感器，进行恒流采样；采用低噪音涡轮风机采样，连续监测稳定性好；采用开放性通讯协议，方便客户集成；使用大功率线性激光器，能进行高效粒子识别。
深耕传感器领域21年，四方光电凭借长期的技术沉淀、严格的质量体系及国际化视野，已经成为诸多世界500强及国内外细分领域头部企业的配套供应商。未来，四方光电也将继续秉承创立初心，持续探索先进技术，锤炼产品优势，为各行业客户提供全面、完善、优质的解决方案。
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