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空气质量正成为一项重要的环境问题。污染会降低我们吸入的空气质量,进而导致身体健康问题。例如糟糕的空气会加重过敏和呼吸系统疾病,如引发哮喘。此外,某些日常活动可能会释放出有害气体,在极端情况下,类似一氧化碳的有害气体会导致死亡。因此,气体传感器吸引了越来越多厂商的兴趣。气体感测并不是一项新技术,集成气体传感器的气体探测设备已经应用于国防和工业安全,并形成了一个高度管制和成熟的市场。但是人类社会面临的空气质量问题,以及环境保护意识的不断增强,为气体传感器创造了新的应用和市场机会,包括消费类产品(如智能家居、可穿戴设备和智能手机)、建筑物和汽车(室内和车内空气质量监测)。# [( }4 S% a# y4 ~- t3 [2 X: C
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根据我们市场调研,目前气体传感器市场主要受暖通空调(HVAC)驱动增长,而未来将受消费类应用驱动增长。2014年,气体传感器市场规模为5.6亿美元,预计2021年将达到9.2亿美元,未来五年的复合年增长率为7.3%。如果气体传感器在消费类产品中广泛应用,那么2021年的市场营收上浮6500万美元也是可能的。5 p* m( F8 m6 o8 t) Q
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* 受到更好的能源管理需求驱动,气体传感器在建筑市场将实现快速增长,未来五年的复合年增长率为13.6%,2021年市场营收约为2.37亿美元。
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* 医疗行业正需要高灵敏度哮喘检测传感器、用于呼吸控制的氧气传感器。
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* 消费类应用,如智能家居、可穿戴设备和智能手机,正在推动新型MEMS气体传感器发展,以降低成本和功耗、减小尺寸。5 S5 i8 I) B' G. b: q
0 I$ a# v1 J- O0 D3 I q* 由于人们对室外空气质量控制的渴望,环境保护市场未来五年的复合年增长率高达19%。& j0 g( Q' m) ]( t1 [" S* s
4 \' Q8 j+ m; ]) Y8 p; a* 交通运输市场主要由氧气传感器驱动发展,未来的目标是努力减少汽车排放污染。4 c& a% K" a4 E+ R
9 \! n7 p; Y3 f1 b6 q# p消费类市场是非常有吸引力的,因为它可以产生很大的市场,当然这取决于用户使用情况、产品成本和技术成熟度。如今,智能手机行业已经彻底改变了传感器产业,集成了种类繁多的传感器。同样地,气体传感器也可以集成于智能手机和可穿戴设备中。
, h& ]1 ] K5 d# O0 o气体传感器技术纷繁复杂,有九种不同的方法。一般情况下,选择何种气体传感器技术取决于价格、尺寸、功耗、灵敏度和响应时间。8 z& U! i8 H+ `
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金属氧化物半导体(MOS)技术应用较广,涵盖医疗、交通运输、暖通空调、消费类产品,并且使用寿命长(5~10年)。催化(Catalytic)和电化学(electrochemical)技术是“老”技术,且使用寿命短(5年以下),主要用于国防和工业安全。
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光学技术具有最高的精确度和最长的使用寿命,但是由于成本过高和环境恶劣,并没有广泛地应用于交通运输,而是获得暖通空调的“青睐”,尤其是非色散红外传感器(NDIR)。随着集成度进一步提高,光学技术还将打开便携式工业检测系统的市场。光学技术,如NDIR、傅立叶变换红外(FTIR)、化学发光(chemiluminescence)和微色谱法(microchromatography),是很准确的,但是较为笨重和昂贵,某些情况下,功耗也较高。如果NDIR采用光电二极管和LED时,可以实现极低的功耗。
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! @% w' a9 H! p8 W# jMEMS不是一项新的检测原理,而是一个新的制造平台,使得现有技术产品进一步小型化:* C, b7 c. a) v% N9 h* j: G
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* 采用MOS技术的公司:Micronas、Microsens、ams、Synkera、CCS、KWJ Engineering、Figaro, m6 x( S+ n3 q0 r Y0 V+ g
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* 采用IR技术的公司:CCS、eLichens
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. n. {0 }0 E/ c2 R! [5 K. z* 采用色谱法的公司:Spectral Engines、APIX、EcoLogicSense
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