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奥松电子TVOC传感器设计指南

——如何正确使用TVOC传感器

前言

为了确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。为了使其出色的性能和特点

得到充分的应用，在设计使用传感器时，考虑几个简单的建议是很重要的。本设计指南

将提供如何设计该产品的建议，以确保最佳工作条件的最佳性能

奥松电子TVOC传感器（以下简称传感器）是内置高性能半导体硅基电阻式TVOC传感

器，并使用标准I²C数据输出信号格式。应用专用数字模块采集技术和气体感应传感技

术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性，具有低功耗、高灵敏度、成本

低、驱动电路简单等特点。每一个传感器在出厂前都经过严格校准和测试，以满足客户

的大规模应用。

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关于传感器精度的重要设计建议

传感器采用先进的MEMS工艺，在硅基衬底上制作微热板，所使用的气敏材料是在清

洁空气中电导率较低的金属氧化物半导体材料。当传感器工作在空气环境中时，气敏材

料的电导率随空气中被检测气体的浓度变化而发生改变。被检测气体的浓度越高，气敏

材料的电导率就越高。基于此原理，采用专用集成电路，将电导率的变化转换为与该气

体浓度相对应的输出信号。

传感器测量的精度不仅取决于传感器本身的精度,而且取决于传感系统的设计。为

了从出色的传感器性能中获益最多，重要的是将传感器集成在允许最大程度暴露于环境

的位置。这是很重要的，因为传感器应该测量周围的空气在最小干扰程度下的数值。

一、传感器的放置

1．理想情况下，传感器被放置在尽可能靠近设备外壳的地方，有一个大的开口，允许传

感器暴露在环境中。开口越大，传感器直接周围和环境之间的空气交换越好。如下图一提供

传感器外壳开口大小的参考。

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图一：外壳上开口的影响

2．传感器设置放置在桌子上或安装在墙上。这些表面可能是挥发性有机化合物的来源，

例如从油漆、清洁剂或抛光剂中排放。因此，重要的是传感器要面对周围环境，而不是直接

面对这样一个表面，以避免潜在的错误读数。如果出于设计或实际原因，无法避免朝向表

面，建议表面与设备传感器开口之间的距离至少在1厘米(0.5英寸)的范围内。如下图二提供

传感器在设备中的朝向。

图二：传感器在设备中的朝向

二、传感器使用过程中注意事项：

（一）水环境

1. 水喷溅到传感器或将传感器浸入水中，会造成传感器的性能下降，甚至造成传感器损坏。

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2. 如果水凝结在气敏材料表面并保持一段时间，会引起传感器的性能下降。

3. 传感器表面结冰，会导致传感器材料层碎裂而丧失敏感特性。

（二）高浓度VOC气体，碱性，酸性环境和含卤素物质

1. 无论传感器是否通电，在高浓度VOC气体中长期放置，均会影响传感器性能。如将用于打火

机中的丁烷直接吹向传感器，会对传感器造成极大损害。

2. CO2气体浓度过高是，会对传感器有轻微影响。

3. 传感器被碱性或是酸性液体喷雾污染后，或暴露在含卤素物质，如氟利昂中，会引起传感

器性能下降。

4. 传感器暴露在高浓度的腐蚀性气体（如H2S，SO2，Cl2，HCl等）中，不仅会引起传感器电

路的腐蚀或破坏，也会造成气敏材料不可逆的损伤。

（三）气流过大或气流直吹

避免传感器在气流量过大或气流直吹的地方测量，例如通风口或有风扇正面直吹，均会造

成测量的不准确。

（四）高电压与极性反转

1. 当对传感器施加电压过高时，例如施加电压超过5.5V，会对传感器造成永久性损害。

2. 当传感器的正负极性接反，也会造成传感器电路的永久性损害。

（五）长期暴露在极端环境或暴露于可挥发性硅化合物蒸汽中

1. 无论传感器是否通电，长时间暴露在极端条件下，如高湿，高温或高污染等极端条件，传

感器性能将受到严重影响且不可恢复。

2. 传感器要避免暴露于硅粘接剂，发胶，硅橡胶，腻子或其它存在可挥发性硅化合物的场

所。如果传感器的表面吸附了硅化合物蒸汽，传感器的敏感材料会被硅化合物分解形成的

二氧化硅包裹，抑制传感器的敏感性，并且不可恢复。

（六）振动或冲击

1. 过度振动会导致传感器内部引线的焊接处脱落。在运输途中及组装线上使用气动改锥或超

声波焊接机会产生此类振动。

2. 强烈冲击（如跌落），会导致传感器元器件松动和引线焊接处脱落。

（七）焊接与清洗

1. 对传感器来说手工焊接为最理想的焊接方式，建议焊接条件如下：

助焊剂：含氯最少的松香助焊剂

恒温烙铁：温度小于350℃，时间少于5秒。

2. 禁止过波峰焊

3. 禁止用酒精，洗板水或其他液体清洗。在仪器仪表内，传感器检测孔位应尽量接触外部气

流，避免仪表内部助焊剂等干扰测量精度。

（八）配线

信号线材质量会影响通讯距离和通讯质量，推荐使用高质量屏蔽线。

关于传感器系统设计最重要的设计建议

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传感器在应用中大多数是作为核心或者重要的器件使用，因此传感器系统设计的可

靠性至关重要。尤其在高频、高噪声、磁场等可能产生干扰的场景使用传感器时建议增

加电源控制设计，以免传感器受到严重干扰时，通信失败，从而影响主机运作

传感器的应用场景广泛，适用于侦测各类有机挥发性气体，如乙醇、氨气、硫化

物、苯系蒸汽、烟雾和其它有害气体的监测，可应用在空气净化器、家用电器、新风机

等设备。

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