全球变暖已经成为世界性的问题。二氧化碳（CO₂）不仅是导致全球变暖的起因，而且还严重影响了我们的健康。为了帮助改善家庭、办公室和医院的空气质量，人类对检测CO₂和其他气体的传感器需求日益增长。近期，TDK成功开发出一款体积远小于传统传感器的微型CO₂传感器。
长时间待在通风不畅的房间里，您是否难以保持专注或感觉昏昏欲睡？罪魁祸首可能就是CO₂。众所周知，房间里的高CO₂浓度可能对人体产生各种影响，例如头痛和困倦乏力，因此通常将CO₂浓度用作评估空气污染的指标。目前，室内CO₂浓度更多被用作一项通风指标，以减轻新冠病毒感染的蔓延。此外，为了减缓全球变暖，对于能够检测工厂、工业设备、汽车的CO₂排放量的设备需求与日俱增。从个人健康到全球问题，CO₂检测的作用则越来越重要。
CO₂导致决策绩效降低（来源：《CO₂是否为室内污染物？中低浓度的CO₂对人类决策绩效的直接影响》、《环境与健康展望》）
根据一项有关CO₂浓度如何影响人类生产率的研究，CO₂浓度每提高400 ppm，认知能力就会降低20%。以500 ppm为基线，当浓度达到2,500 ppm时，决策绩效会大幅降低。
虽然测量空气中的CO₂和其他化学物质的需求不断增长，但CO₂传感器迄今面临着诸多技术挑战。传统的气体传感器采用光学技术来测量气体中的分子数量，不仅需要体积更大的封装，而且能耗更高，成本昂贵，从而限制了可安装这些传感器的设备类型。有些传感器采用了eCO₂（二氧化碳当量）方法，虽然它们具有尺寸较小、功耗较低的优势，但它们测量的是CO₂物质的当量，而非直接测量CO₂，因而影响了精度。
传统CO₂传感器与TDK微型CO₂传感器TCE-11101比较
由TDK开发的基于MEMS技术的CO₂传感器TCE-11101一举攻克了以前困扰传感器的尺寸、功耗和精度难题，实现了微型化和超低功耗。
TDK InvenSense新兴业务高级总监Sreeni Rao博士
TDK集团旗下子公司InvenSense将新兴材料开发、MEMS工艺技术、人工智能和机器学习功能相结合，克服了以往的挑战，开发出了一款微型气体传感器平台，能够直接精确检测CO₂。TCE-11101属于SmartEnviro™环境传感器系列，采用微型5 mm x 5 mm x 1 mm封装，因而非常适合移动设备。它的CO₂浓度检测范围为400 ppm至50,000 ppm，同时功耗不足1 mW。TDK InvenSense新兴业务高级总监Sreeni D. Rao博士负责该产品的开发工作，他解释道：“TCE-11101不仅能够实现物联网消费解决方案，还能实现众多不同的健康和商业应用，例如泄漏检测。它易于编程，可轻松集成到系统中，为客户进行最终系统设计和部署提供了便利。”TDK计划于2021下半年全面推出TCE-11101。
TDK微型CO₂传感器TCE-11101
与传统传感器相比，由于TDK的微型CO₂传感器尺寸更小，功耗更低，因此它们能够安装在以前不可能安装的设备中。这些设备包括移动监控器，用于轻松测量房间内的空气质量，以及车载监控器，用于提高长途驾驶的安全性。该传感器还非常适用于智能楼宇和智能家居，基于CO₂浓度，实现对供暖、通风和空调（HVAC）系统的精细控制。Rao博士还重点强调了市场对CO₂以外的其他气体传感器的需求。“除了CO₂以外，我们呼吸的空气中还包括许多其他气体。臭氧、一氧化碳、一氧化二氮、硫化物、甲烷、丙酮、甲醛等物质都对人体健康有害，因此我们迫切需要对它们进行监测。”现在，根据温度和湿度来控制空调的系统非常普遍。随着CO₂和其他气体传感器的发展，今后可能实现更先进的空气环境监控，这将有助于造福大众，为人类健康做出贡献。
CO₂传感器应用实例
延伸阅读：
《环境气体传感器技术及市场趋势-2020版》
