环境光学传感器

根据应用场景选择合适传感器光学气体传感器是多种分析设备的核心部件，直接决定了仪器的性能指标和功能，仪器设计之初，传感器选型非常重要。市面上各种原理、各个厂家的光学气体传感器琳琅满目，指标参数参差不齐，要如何选择最合适、性价比最高的传感器呢？实际上每款传感器都有其优缺点和适用范围，要么性能指标有优势，要么可靠性更值得信赖，要么价格便宜等等。要根据具体需求和应用场景选择合适传感器，比如经常要测量组分繁杂、湿度高的气体，最好选择UVDOAS、FTIR这类色散分光原理的气体传感器。关于传感器的性能、体积、功耗、扩展性、价格等要综合权衡。 传感器性能指标权衡选择光学气体传感器，首先传感器的关键指标参数要优于预研仪器的设计参数，除体积重量外，一般要考虑以下几点要素，（每个要素都很复杂，本期先简单描述，后面几期再根据反馈详细分析）：1. 测量气体种类和干扰。前者好理解，要和仪器的目标气体一致，比如开发环境空气CO2分析仪器选择低量程LY-NDIR双通道CO2模块就完全能满足要求，但在背景气中有干扰组分的就要同时考虑干扰组分的同时测量，这是很多仪器开发者经常忽略的问题。比如开发污染源SO2分析仪选择NDIR原理就要考虑烟气常见组分CH4的干扰，因为红外波段CH4在SO2吸收峰处同样有吸收，会带来正干扰，当然选择紫外差分原理的如LY-UVDOAS系列的传感器就不用考虑CH4干扰。2. 量程、检出限和线性误差。分别代表了传感器的实际测量范围、最低响应浓度和结果正确度，其中量程和检出限指标是一对有点矛盾的参数，一般长光程设计的传感器，会有低的检出限和量程指标，反之亦然，当然，也有少数高端的传感器可以两者都兼顾，比如崂应的UVDOAS系列传感器，通过自适应调整光谱波段算法，测超低浓度时选择强吸收谱段反演计算测，超高浓度时选择弱吸收谱段反演计算，这样两个参数都能获得很优秀的指标。3. 响应时间、重复性和稳定性响应时间一般是T90、T10，表征了传感器的响应速度，跟气室体积、气体流速和平滑算法都有关系，因此也与精度、检出限指标有点负相关。关于重复性和稳定性，一般是在环境条件稳定的情况下，反复多次测量结果的一致性程度。4. 漂移（零漂、量漂）和适用温度范围漂移指标分为不同时间的漂移，常见的有1h/4h/8h/24h/月/年漂移，便携式仪器，小时漂移更重要，在线运行仪器月漂移也很重要，这关系到仪器设计或运行时的调零周期，有些仪器还需要设计自动调零气路。适用温度范围，在本文中不仅指传感器可工作的温度范围，还代表确保传感器精度/线性误差满足指标的温度范围，温度对光学气体传感器的影响非常大，所以需要确定精度是在什么温度范围内能满足。有些传感器比如崂应UVDOAS/NDIR/NDUV系列，采取了大量的措施确保了温度适用性，指标表里的误差均是指在工作温度范围内都能满足的误差；也有很多传感器指标误差中仅仅在室温条件满足（有些在指标表中看不出，有些会用温度漂移1℃示值漂移不超过满量程的多少来描述），这样就意味着仪器设计中要考虑增加对气体传感器应用环境的恒温设计或温度补偿算法，以满足仪器的高低温性能指标要求，据了解在多个领域的标准中都有仪器高低温适用性指标要求，毕竟仪器的客户群体大多分布在全国各地，四季温差、昼夜温差跨度非常大。5. 考虑升级和可扩展性，在仪器整个生命周期中，满足当前设计指标就可以？还是会根据市场需求而扩展升级（这种情况在快速发展的行业中是经常出现的，污染源监测行业指标就一直随着环保需求而不断收紧）？如果是后者，在核心传感器选型时就要考虑传感器的指标可扩展性，市面有少数高端传感器具备扩展空间，比如崂应的大部分UVDOAS传感器和NDIR传感器可以在硬件不变的情况下升级扩展量程，LY-UVDOAS更是可以在原基础上扩展测量气体的种类，然而这些扩展功能是基于深厚的技术水平的，能做到、做好的不多，有仪器扩展升级考量的要仔细甄别，选择对的传感器，有利于仪器的快速升级、缩减研发时间和成本。关于光学气体传感器的价格和价值这是个有意思的话题，本文简单一说。市面上不同传感器价格差异很大，这跟很多因素有关，最关键的还是指标。有些传感器是半定量的，有个不离谱的示值就可以，仅作为一个参考，这种很便宜；有些较准确，可以作为阈值判断用，价格一般；有些给出精确示值，比如误差在±5%以内，属于工业级的，价格较高；有些更高端的传感器给出更精确示值、表现非常好的环境使用性，比如误差在±2%甚至±1%以内，价格很高。不同等级的传感器，价格差异是数量级的，毕竟气体传感器做到一定精度指标之后，每一点小的提升，都会需要付出很高的成本代价去实现。所以，要根据预研仪器的要求和定位选择最合适的传感器。另外，传感器的附加值差异也很大，比如价格对比时，不要单独看一个传感器的价格，要看测一种气体的价格，比如多通道LYNDIR传感器一种气体的价格就明显低于多个单一气体传感器，同时去除了相互间的干扰，节省了体积，对仪器设计而言，增加功能同时省时、实力、省空间，性价比自然高很多。关于传感器之外的隐形附加价值也要权衡。比如购买崂应的传感器，就附加了定制化的解决方案，协助根据应用场景选择最佳好传感器、设计时用好，高质量的售后服务和可能的升级空间。最后，传感器基本选好了后，还要实测，尤其上文中提到的几个关键指标，毕竟光学气体传感器良莠不齐，自己测过才知道。欢迎致电崂应咨询交流。

中科院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室研制的光学生物传感器继成功应用于2008年北京奥运会等重大活动的安全保卫之后，近日又在上海世博会出入境检验检疫、环境空气有害物监测等方面得到应用，为世博安全运营提供了科技保障。　　光学生物传感器是通过检测生物分子之间微观特异性反应所产生的光学信号来检测微量目标被检物的一种光学仪器，具有灵敏、特异、稳定及适合于现场快速检测等优点。上海光机所信息光学与光电技术实验室黄惠杰研究员课题组与军事医学科学院、中国检验检疫科学研究院等单位长期合作，研发的上转换发光生物传感器与定量金标免疫分析仪等先进的光学生物传感技术现已成功应用在生物安全、食品安全、临床诊断等多领域，并获得了用户的广泛好评。

近日，国内高精度光学气体传感器及系统解决方案提供商武汉敢为科技宣布完成新一轮数千万融资，本轮融资由上海锦冠投资、山西永昌盛、武汉达益能和泉州申远川共同投资完成。　　据了解，敢为科技成立于2013年，是一家以高精度光学气体传感器为核心的面向碳监测、能源安全监测等领域提供数字化系统解决方案的国家级高新技术企业。　　作为一家高精度光学气体传感器及系统解决方案提供商，敢为科技主要产品包括针对碳监测领域的污染源/环境空气温室气体监测系统、能源安全监测领域的变压器油中溶解气体监测系统、绝缘开关柜分解产物监测系统等，以及智能化、数字化系统软件平台。主要应用于环保、煤炭开采、油气勘探以及能源安全等领域。公司研发团队主要由国内顶尖的光学工程、计算机等专业的博士、硕士组成。　　在过去的三年，敢为科技凭借在高精度光学气体传感器及系统方面的领先优势，实现连续三年营收成倍增长 并进一步加大了高精度光学气体传感器的核心关键器件的研发，使高精度光学气体传感器的国产化程度达到90%以上 同时面向终端客户提供整体解决方案，尤其是在碳排放监测、能源安全监测等领域逐步实现“硬件+软件平台+数据服务”的新发展模式。　　在产能方面，公司的全资子公司---敢为科技(江苏)有限公司以及武汉东湖高新科创中心生产基地，总生产面积4000余平米先后投入生产运营。新的生产线更加标准化、规范化、智能化及数字化，从工艺升级、成品率提升等方面保障产品的规模化生产，年产值将突破1亿元。　　据敢为科技创始人，华中科技大学光电信息工程张俊龙博士介绍，新一轮融资完成之后，敢为科技会将本轮融资主要用于公司自动化产线的扩建、关键光学器件的持续研发，以及公司在数字化能源安全监测、碳排放监测等领域市场的拓展，为各个领域提供高精度气体检测解决方案。