气体传感器技术进展与商业机遇探索
2025-12-27 11:39:54 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
气体传感技术路线种类繁多，例如从传统的电化学传感技术，到新兴的光声光谱（PAS）等技术方案。其中，非色散红外（NDIR）和金属氧化物技术正逐渐占据主导地位，因为它们针对的是关乎人类健康和安全的主要气体，并且可采用MEMS等半导体工艺，有利于实现小型化和低功耗。
微访谈：Innovaer Technologies副总裁兼联合创始人Don O'Brien
据麦姆斯咨询介绍，近年来，人们对健康与环境的关注度持续提升，集成气体传感器和颗粒物传感器的各类检测设备已被广泛开发，用于室内外空气质量监测。法国咨询机构Yole预测，未来几年这一趋势将进一步增强。根据《气体和颗粒物传感器技术及市场-2024版》和《二氧化碳（CO₂）气体传感器对比分析》报告数据显示，气体和颗粒物传感器市场规模预计将从2023年的17亿美元增长至2029年的28亿美元，期间复合年增长率（CAGR）约为8%。
· 气体传感器市场：2023年市场规模为13亿美元，预计到2029年将达到21亿美元，复合年增长率为8%。
· 颗粒物传感器市场：2023年规模约3.33亿美元，预计到2029年将达到6.10亿美元，复合年增长率为11%。
2023-2029年气体和颗粒物传感器及数字嗅觉市场预测
气体传感技术路线种类繁多，例如从传统的电化学传感技术，到新兴的光声光谱（PAS）等技术方案。其中，非色散红外（NDIR）和金属氧化物（MOx）技术正逐渐占据主导地位，因为它们针对的是关乎人类健康和安全的主要气体，并且可采用MEMS等半导体工艺，有利于实现小型化和低功耗。
在上述动态市场环境下，四方光电股份有限公司（简称：四方光电，英文简称：Cubic Sensors）等从事NDIR气体传感器开发的企业正不断扩大市场份额。在颗粒物传感器领域，光学散射（Optical Light Scattering）技术是主流方案。该技术目前已高度成熟，产业链也较为完善，四方光电是该领域的市场领导者。与此同时，越来越多的中国企业也开始推出面向消费电子应用的低成本解决方案，为市场注入新的活力。
基于光学散射的颗粒物传感器
2023-2030年气体和颗粒物传感器及数字嗅觉解决方案技术路线图
据麦姆斯咨询报道，法国咨询公司Yole的MEMS与传感器领域分析师Pierre-Marie Visse和Pierre Delbos专访了Innovaer Technologies副总裁兼联合创始人Don O'Brien。Innovaer Technologies是四方光电的重要战略合作伙伴，双方共同成立了合资公司Cubic Innovaer，主要专注于NDIR气体传感器和基于光散射的颗粒物传感器。以下是访谈内容：
Yole：请简要介绍一下Innovaer Technologies公司的产品矩阵及主要应用领域。
Don O’ Brien（简称：DOB）：Innovaer Technologies与四方光电深度合作，是全球领先的空气和气体传感技术解决方案供应商之一，专注于NDIR和颗粒物传感技术。我们的创新技术广泛应用于暖通空调与制冷（HVAC/R）、汽车、医疗设备以及环境监测等领域。
Innovaer Technologies与四方光电的主要负责人合影，双方合资成立Cubic Innovaer
当前，汽车行业正经历深刻的变革，包括电动化、自动驾驶，以及对车内舒适性与娱乐体验需求的提升，共同推动着传感技术的创新应用。
Yole：您如何看待气体和颗粒物传感器在汽车市场的发展前景？
DOB：汽车行业将逐步落地多项受益于气体和颗粒物传感技术的应用场景，具体包括：（1）电动汽车的电池热失控预警；（2）电动汽车电池需求与使用优化；（3）儿童遗留车内检测；（3）驾驶员警觉性监测；（4）车内空气质量监测与改善；（5）尾气成分分析。这些应用场景通过提升车辆安全性和降低碳排放，为车主创造了指数级的价值增量。
电池热失控传感器解决方案
Yole：气体传感器在热失控检测领域大规模应用面临哪些挑战？贵司的产品如何应对这些挑战？
DOB：在我看来，气体传感器在热失控检测领域大规模应用的最大挑战是缺乏统一的行业标准。目前，不同地区的标准差异较大。这导致行业在适配技术选型、技术方案整合方面存在认知鸿沟，从而难以在热失控事件发生初期，为车内乘员提供有效的预警。
为应对该挑战，Innovaer Technologies与四方光电直接与整车厂（OEM）及各级Tier供应商合作，以缩小技术认知差距，并通过实际案例验证气体传感器与控制系统在识别电动汽车电池组热失控早期阶段的可行性，为行业标准统一与技术规模化应用奠定基础。
在工业市场，气体和颗粒物传感器既可用于暖通空调系统的能耗管理，也可用于制冷剂气体泄漏检测等关键场景。
Yole：您认为暖通空调应用领域的气体传感器发展趋势如何？
DOB：在北美市场，所有暖通空调与制冷设备商都被要求将传统的制冷剂更换为全球变暖潜势值（GWP）更低的新型制冷剂。这些新型制冷剂被归类为ASHRAE A2L安全等级，这意味着暖通空调与制冷设备商必须在系统设计中集成A2L制冷剂泄漏检测与缓解装置。
泄漏检测装置的强制要求，极大地拓展了气体传感器的市场空间。我们预计，未来全球暖通空调与制冷系统年产量将接近1000万台，其中绝大多数都需要配备 A2L 制冷剂泄漏检测与缓解系统。
与电动汽车热失控检测领域不同，此次监管政策调整的显著特点在于：暖通空调与制冷设备商、美国采暖制冷与空调工程师学会（ASHRAE）以及美国保险商试验室（Underwriters Laboratory）已提前协同开展了研究工作，在强制制冷剂替换政策实施前便制定了统一的标准与测试协议，为技术落地提供了明确指引。
Yole：二氧化碳（CO₂）在消费电子至工业安全等多个终端市场均备受关注，目前主流传感技术包括光声光谱（PAS）、非色散红外（NDIR）与金属氧化物半导体（MOx）。您如何评价三类技术的优劣势？对NDIR技术的未来发展有何见解？
DOB：关于NDIR解决方案，其优势在于检测精度高，能够满足暖通空调与制冷、工业、汽车、医疗设备和环境监测等领域的CO₂测量标准，使用寿命极长，可达15年以上，并且测量结果不受温度、湿度波动以及非目标气体的干扰；其劣势则是相较于PAS与MOx技术方案，体积略大、成本相对较高。
NDIR气体传感解决方案
NDIR CO₂气体传感器
关于PAS解决方案，其优势是成本低、体积小巧，并且支持表面贴装技术（SMT），非常适配消费电子产品；其劣势则是测量精度、重复性和使用寿命均较差，易受温度、湿度和振动的影响，难以满足暖通空调与制冷、工业等专业领域的应用需求。
MOx解决方案的优势同样是成本低、体积小巧、支持SMT贴装，适合消费电子产品；但在测量精度、重复性和使用寿命方面表现较差，不仅易受温度、湿度影响，还易受非目标气体的干扰，同样不适用于暖通空调与制冷、工业、汽车、医疗设备和环境监测等领域。
展望未来，创新型NDIR CO₂气体传感器的开发需要综合考虑多方面因素，包括技术进步、性能提升、法规合规性、外形尺寸优化、成本控制、交付能力与规模化制造能力。Innovaer Technologies与四方光电未来推出的NDIR CO₂气体传感器将全面覆盖这些维度，预计短期内将向市场推出体积更小、性能更优、性价比更高且符合相关法规要求的新一代产品。
Yole：四方光电2017年营业额为1600万美元，2023年已接近1亿美元，如此显著的增长是如何实现的？未来五年的发展规划是什么？
DOB：Innovaer Technologies与合作伙伴四方光电在过去五年中实现了跨越式增长。这一成绩得益于我们坚持的直销模式：始终与客户保持紧密联动，主动收集并深度倾听客户对现有解决方案的真实诉求；深度研判目标垂直领域的相关法规要求，将复杂的市场与技术信息转化为可落地的产品规划指引。
此外，我们始终确保任何商业化的技术不仅具有优化的性价比，还能够实现规模化量产，从而保障客户供应链的稳定性。
展望未来5年、10年乃至15年，我们对发展前景保持高度乐观。我们计划一方面在目标垂直市场内持续创新，同时也将积极探索现有市场之外的新增长机会，不断拓展业务边界。
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