1、什么是空气质量传感器？

空气质量传感器是一种检测空气中污染物浓度的设备，广泛应用于环境监测、智能家居、工业控制和健康管理等领域。 

2、空气质量传感器是如何工作的？

对于每个人都关心的空气质量，主要有两大类标的物需要检测：一个是空气中的颗粒物浓度，也就是我们熟悉的PM10或者PM2.5。天气预报里面的AQI空气质量指数，就使用了pm2.5的浓度作为其中一个评估参数。

还有一类就是VOC挥发性有机化合物。VOC通常来自新产品和建筑材料，例如地毯、家具、油漆和溶剂。大家通常闻到的室内的所谓装修味，就大多是来自VOC；我们比较熟悉的室内装修的污染物甲醛，就可以归为VOC的一种。空气质量传感器通常测试的指标叫做总挥发性有机化合物TVOC。

对于空气中的颗粒物的检测主要利用激光散射原理和光学检测技术。通过稳定的气体对流系统，使外界空气均匀的通过测量腔。激光照射在测量腔中的悬浮颗粒物上产生散射，同时在某一特定角度收集散射光，得到散射光强随时间变化的曲线, 可以精确的获得粒子的尺寸、速度和质量等信息。加以统计学原理，继而计算出总的粒子质量，从而实时的得到空气中PM2.5以及PM10等直径的颗粒物的含量浓度。

对于需要检测的有害气体成分VOC，多采用电化学方式来检测。它是使用MOx金属氧化物材料，对于VOC， 甲醛， 二氧化氮等气体非常敏感。其检测原理是将⾦属氧化物加热, 其表面电阻会根据表⾯的氧含量⽽改变。氧化⽓体（如 NO2），会发生还原反应，增加表面的氧离子。相应的增加了表面的电阻；⽽还原⽓体（如 VOC），在⾦属氧化物表⾯燃烧消耗氧气，会降低表面电阻。

3、常见的空气质量传感器的种类

按照前面的工作原理来区分，常见的空气质量传感器有检测空气颗粒的传感器，和检测TVOC挥发性有机化合物的空气质量传感器。而由于目前器件的高集成度，有的产品两种功能都具备。

3.1 空气颗粒物传感器

空气颗粒传感器采用的是激光散射原理和光学检测技术。 相比来说激光测量具有高精度和快速响应的特点。目前由于成本的不断降低，家用激光PM2.5空气检测仪已经成为了市场上非常普及的智能小家电。

有趣的是，空气颗粒传感器的检测方式也可以用来监测厨房油烟的污染。因为厨房油烟的主要成分也是一些微小的颗粒，同样是对人体健康具有很大危害的一种污染源。

3.2 挥发性有机化合物传感器

挥发性有机化合物气体的检测采用是电化学检测原理，是基于对金属氧化物表面电阻的测量。它的结果容易受到温度和湿度变化的影响，所以一般都需要配合湿度传感器来进行补偿校正。 所以空气质量传感器中一般都集成了温度和湿度传感器。并且它通常需要定期校准。另外由于对多种气体都有反应，通常无法将其一一区分出来。但是有的传感器可以通过不同的模式设置，来增强其对于特定气体组别的选择性的测量。

4、空气质量传感器实验演示

我们来演示使用树莓派RP2040来读取显示空气质量传感器的数据。实验中使用的是一款采用金属氧化物技术的空气质量传感器模块。当前实验室状态下空气质量颗粒计数显示为400。我们在附近点燃一个纸片靠近传感器，可以看到显示的空气颗粒物计数急剧升高。

完整代码文件点此获取。