这个“双十一”，除了买买买，还有霾霾霾！沈阳和北京近日“雾霾锁城”，很多人出现了呼吸不畅、咳嗽不止等症状。为了躲避这种糟糕的空气，不少人选择宅在家中或躲在办公室里，但这样真的就安全了吗？其实，甲醛、氡、氨、一氧化碳（CO）以及总挥发性有机化合物(TVOC)等造成的室内空气污染同样会严重危害人体健康。那么如何才能实时监测空气质量，控制其周遭环境呢？
气体传感器因其灵敏度高、响应速度快以及尺寸小、成本低等优势自然是不错的选择。日前，行业领先的气体传感器公司Cambridge CMOS Sensors（CCS）根据市场需求，推出了首款超低功耗微型数字气体传感器CCS811。该气体传感器究竟有何特别之处，如何实现气体检测？对于可穿戴设备、智能手机而言，CCS811能否带来差异化的功能设计？
CCS811的工作原理及优势
CCS811属于金属氧化物气体传感器，它的最顶端是一层可以检测挥发性有机化合物的二氧化锡，其下面的黄金触点可测量金属氧化物的电阻。黄金触点的下方是电热板，电热板通过对整个组件加热，从而与进入的气体成比例改变顶层的电阻。
CCS811还集成了微控制器（Silicon Labs 8051），可测量金电极之间的电阻并实时缓冲变化。当超过给定的水平，智能手机等终端设备的应用处理器会收到警报中断信号。CCS811可用于检测乙醇（酒精）和危险气体，例如从加热器散发的一氧化碳和廉价家具中的甲醛以及各种各样的挥发性有机化合物。
半导体金属氧化物气体传感器原理图
值得一提的是，该传感器基于CCS独有的微加热板（Micro-hotplate）技术，与传统的金属氧化物气体传感器相比，CCS811可提供高度可靠的气体传感器解决方案，以及快速的测试周期，显著地降低了平均功耗。
CCS811将金属氧化物气体传感器、微控制器、模数转换器（ADC）和I2C数字接口等所有功能都集成到单一小型化的、尺寸为2.7mm×4.0mm、脚距为0.6mm的平面栅格阵列（LGA）封装中，适用于低成本的PCB技术。
上图红色方框内即为CCS811传感器芯片
CCS公司产品营销总监Paul Wilson表示，CCS811支持多种低功耗优化测量模式：1秒/次、10秒/次以及60秒/次，电池寿命可长达五年，仅需使用小型的锂电池；主动测试时的功耗低于每分钟1.2mW，空闲模式下低于6μW，几乎不会损耗手机的待机时间。
气体传感器灵敏性如何？
影响气体传感器的气敏特性的因素主要有灵敏性、选择性、稳定性、响应时间和重复性等，而灵敏性是气体传感器的最主要性能指标。“我们做了700多万次的测试，包括极寒环境，它的精度和灵敏性几乎没有衰减。” Paul Wilson表示。
对于CCS811的测试精度，如下图所示，上面红色曲线是红外线传感器测试结果，下图是CCS811气体传感器的测试结果，两者测量出的曲线变化趋势是一致的（两处VOC events的变化是清洁时间使用了部分酒精而引起的）。
CCS811带有内置的微控制器在使用智能检测算法进行气体检测时，可管理传感器驱动模式、数模转换器测量，并处理原始传感器数据，以表现真实世界环境中的等效二氧化碳（eCO2）等级或总挥发性有机化合物（TVOC）的测量值，真实世界环境中挥发性有机化合物产生的主要原因是人。
CCS大中华区总经理潘俊樂向OFweek可穿戴设备网编辑演示了一个集成了CCS801（CCS811的上一代产品，模拟气体传感器，两者原理相同）的手机。当将手机置于吹了一口气的密闭塑料袋中时，检测的eCO2的浓度数据值快速上升，如下图所示。
图片左边是未放入塑料袋时，当前室内eCO2的浓度测量值为1136，空气比较清新。当将该手机置于吹了一口气的密闭塑料袋之后，图片右侧手机显示的数据快速变成2101，颜色也由绿变黄，表明塑料袋内的空气质量比较糟糕。
可穿戴设备严重同质化 气体传感器要说No
对智能手机而言，产业链高度开放，市场渐趋成熟，产品更加透明，所以智能手机创新乏力，功能同质化。而这一现象对于可穿戴设备更为严重。
自2012年谷歌发布谷歌眼镜以来，智能穿戴设备已成为IT界的新宠，各大厂商都卯足了劲抢占市场。但时至今日，虽然越来越多的智能手表、智能手环等产品上市销售，但消费者大多持观望态度，可穿戴设备市场陷入了出叫好不叫座的窘境。究其原因，无论是国内还是国外的可穿戴产品，同质化严重，功能较为单一，主要集中在运动、健康方面。尽管可穿戴在长期来看，是个趋势，但如何实现产品差异化，真正抓住用户，带给用户实在的体验，还需要下一番功夫。
Paul Wilson表示，“数字气体传感器CCS811可用于监测本地环境，主要通过为个人带来空气质量检测功能来满足消费市场需求。通过将CCS811气体传感器轻松地集成至智能手机、可穿戴设备与联网设备中，我们的客户可以使其产品实现差异化，使个人基于可靠的室内空气质量测量来控制其周遭环境。”
确实，CCS811可以实现的功能以及低功耗、微型化的特点非常适合可穿戴设备的差异化设计，也是一个不错的卖点。同时，CCS还计划推出用于室外环境的多气体传感器，可检测臭氧、二氧化硫等。如此一来，可穿戴设备和智能手机的差异化设计就有了更多的选择。
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