空气质量传感器很少在测它标签上写的那个东西。一颗消费级 VOC 传感器报出来的二氧化碳数值，从来不是直接测出来的，而是从一层加热薄膜对各种气体的反应里推算的，薄膜一老化，读数就跟着漂。哪些传感器正面测目标，哪些只是交回一个标定过的猜测，这件事要先弄清楚，因为这两类器件在现场跑上一段时间之后，表现完全是两回事。

这一组器件分得很干净。温度和湿度由成熟器件直接测、诚实测，除了摆放位置几乎不用操心。真二氧化碳要靠光学测量。颗粒物要激光加风扇。把空气质量这个词填满的那些气体，也就是挥发性有机物，才是难啃的，靠一层加热的金属氧化物薄膜去读，电阻随它接触到的东西变化，便宜、灵敏，但永远谈不上选择性，也谈不上稳定。价格阶梯也是同一个方向：湿度传感器花不了几个钱，金属氧化物薄膜贵一点，真正的光学测量则要为光源和气流通道买单。

温度和湿度，测得堂堂正正

最容易的一角是温湿度，器件成熟、精度高，接近即插即用。电容式湿度元件和温度传感器装在同一封装里，走 I²C 一起报数，出厂就标定好，设计里放一颗进去，就能信到百分之二左右的相对湿度。坑不在器件本身，在摆放和结露：旁边芯片的自热会把读数往又暖又干的方向拉，淋湿的传感器会一直读在饱和点，直到自己晾干为止。

SHT31-DIS 用于高精度温湿度测量，Sensirion 的这颗已经成了这个岗位的参照件，零点几度、百分之二湿度的水平，不需要逐颗标定。它板上带一只小加热器，温度传感器里装加热器听着别扭，用途一摆出来就明白了：脉冲加热把结露赶走，否则湿度读数会钉死在饱和，器件潮过一阵能自己恢复，不会一直瞎着。它走 I²C，两个地址可选，每次读数带一个 CRC 字节，坏数据自己暴露，混不进正常数据里，一条测量命令十五毫秒上下就有答复，主机不用抱着总线干等。要一个信得过的数、也付得起一点价钱的设计，用它。

SHT40 用于低功耗温湿度测量，同一家厂给电池设备的答案，砍掉板上加热器和一部分配置项，换来更小更便宜、电流更省的一颗。它适合靠一节电池记录环境好几年的无线节点，偶尔一次结露，分量比不过这几年里的平均电流。一次转换做完，器件就闲下来，量级在微安上下，正是这一点让纽扣电池撑得起几年，而一颗话多的传感器几个月就能把同一节电池吸干。在它和 SHT31 之间选，就看设计要不要那只加热器和更紧的指标，还是要更低的功耗和价格。

HDC2080 用在联网设备里测温湿度，德州仪器的一颗，低功耗，内置中断，越过设定阈值才叫醒主机，对的就是报变化而不是持续刷流的智能家居节点。它同样为结露配了加热器，平均电流低，适合预算该让无线电占大头的设计，传感器要做的就是别碍事。中断正是这颗的卖点：读数落在设定窗口里，主机就一直睡，只有越窗那一次才醒，持续轮询的负担变成偶尔一桩事件，固件付得起。它的测量模式让分辨率和转换时间互换，两路读数都在九到十四位之间取。

Si7021 用于长期稳定的湿度测量，值钱在别的便宜湿度件会漂、它能守住标定，还有带保护盖的版本，把元件和灰尘、溅水隔开，适合脏地方。湿度数字要在会糊脏裸元件的地方诚实工作好几年，比如空调回风道、户外机箱，换一颗漂了的传感器比一开始多花点钱买稳定难受得多，选它。带滤罩的版本给感湿层包一层疏水膜，水汽过得去，液态水和灰尘进不来，能在一个季度就糊死裸片的风道里跑出长寿命，靠的就是这层膜。

为什么气体读数才是难的

空气质量传感比看上去难，难在感兴趣的气体都是间接测的，靠一个需要不停修正的代理量。金属氧化物气体传感器的原理是加热一层薄膜，气体吸附上去，薄膜电阻就变，这个方案便宜、小、灵敏，同时自带三个毛病。它不挑对象：薄膜对一大类挥发性有机物都有反应，说不出变的是哪一种，输出是一笔总账，不是某种气体的浓度。它是相对量不是绝对量：读数只有对着固件维护的干净空气基线才有意义，所以器件要一直估计干净长什么样，这个估计一错全错。它还会老化、会中毒，薄膜几个月几个月地慢慢漂，遇到某些化合物，硅酮类就在其中，伤了就是永久的。这类器件报出来的二氧化碳数字尤其要多个心眼，那是一个等效值，eCO2，从 VOC 水平推出来的，假设是有人的房间两个量一起涨，它根本没有测过二氧化碳。要测二氧化碳本身，得换光学方法。这些不是说器件不行，只是说它们的数字是估计值，要预热、要养基线、要带着保留去读，跟旁边那颗温度传感器的脾气正好相反。

这一切都藏在数据手册上的一个词后面：气体。

测挥发性气体

把丑话说在前面之后，金属氧化物器件是配得上自己位置的，室内空气的相对读数即便会漂，拿来驱动新风、拉响提醒还是有用的，绝对数值本来就不是重点。它们之间的差别，在于把多少修正工作做在片上，主机拿到手的值已经替你算到了哪一步。

BME680 是一颗带气体的四合一环境传感器，温度、湿度、气压加一个金属氧化物气体元件装进一个小封装，厂家给了库，把原始气体电阻折算成一个室内空气质量指数。一台设备想要整张环境图，气象节点或者智能温控器，用它，气体读数照样背着金属氧化物的全部前科：要烧机期，报的是趋势多过标定的气体数字。四颗传感器一个封装才是它真正的吸引力，拆开就是四颗料、四个封装脚位、四条供货线压在一块小板上。Bosch 发的是闭源库 BSEC，吃进欧姆为单位的原始气体电阻，连同旁边的温湿度，吐出指数，省了设计自己建膜模型的工夫，也把结果绑在一段看不进去的厂商代码上。

CCS811 报等效二氧化碳和 VOC，金属氧化物元件加一颗片上处理器，基线算法在片内跑，直接把 eCO2 和 VOC 数字递给主机。这个 eCO2 就是上面说的那个推算值，拿来在有人的房间里驱动通风有用，一旦被当成真二氧化碳读就是误导。它要很长的初次烧机，还要持续的基线修正，方便的数字把底下测量有多间接藏起来，这一课它是标准教材，把标签当真的设计都栽在这里。它要整整四十八小时的首跑，输出才稳得下来，基线还假设房间在每个周期里总有回到干净空气的时刻，一个从不空场的空间会让这个假设悄悄失效。

SGP40 做室内空气质量的 VOC 传感，更新一代的金属氧化物器件，输出一个 VOC 指数，厂家算法自己随时间适应基线，老器件要人工伺候的基线工作绕开了一大半。它干的就是金属氧化物干得了的本分活：跟住室内空气的趋势，变差了打旗子，不去冒充它测不了的气体名字和浓度。要的就是趋势、产品照着趋势动作的场合，它是更干净的现代选择。配套算法报一到五百的 VOC 指数，以一百为中心，这个刻度拿这间屋自己最近的常态当参照，说空气是变好还是变差，不声称任何单位的浓度。它一秒采一次，先要一个小时的上下文才有话可说。

测真东西

需要真二氧化碳数字的地方，按需通风、必须报对的监测仪，金属氧化物的代理量顶不上，测量就得转向光学。SCD41 用 NDIR 测真二氧化碳，红外光穿过气室，在二氧化碳的特征波长上读吸收量，这是直接而且挑对象的测量，eCO2 器件只能去估。它更贵也更耗，毕竟养着光源和气室，换来的读数是真正的百万分之几二氧化碳，不是相关性凑出来的猜测，在通风跟着数字走的房间里，这就是全部意义。它从四百 ppm 往上读，自校准拿最近几天见过的最低值当新鲜室外空气，常年关窗的空间可以把这一手关掉，不然那个地板值会把零点拖离真值。

成本的另一头坐着 低成本空气质量传感的 MQ-135，模拟金属氧化物器件，输出原始电阻，主机自己解释，这是花最少的钱拿到一个粗糙空气质量信号的办法。它要对着已知参照标定，加热器电压要稳稳压在额定值上，读数得宽着心去解释，因为输出是薄膜活电阻和干净空气基线电阻之比，这条基线每块板都得自己找，找出来之前读数毫无意义。它适合爱好者作品和粗报警，算不上标定过的仪器，是气体传感的诚实地板价，集成器件的处理都是加在这个地板上面的。

颗粒物又是另起炉灶的测量。SPS30 做激光散射的颗粒物传感，小风扇把空气抽过激光，颗粒穿过光束闪一下就数一下，按大小分进 PM2.5 和 PM10，空气质量指数报的就是这两个数。它和 NDIR 一样是直接的光学测量，多了别人没有的损耗件，风扇，还多了一桩保养，光学面要干净，真正的空气质量监测仪用的就是它，气体代理量对粉尘一个字也说不出。Sensirion 给风扇和光学件标了多年连续运转的寿命，还内置清洁周期，把风扇拉到全速吹掉积尘，气室糊掉、计数悄悄读低的那一天被推得更远。

选件之前，先分直接和代理

这一串器件贯穿着同一条线：先弄清一颗传感器是在测目标，还是在估目标。温度、湿度、颗粒物是直接测的，开箱就能信，掏钱上了光学件的真二氧化碳也一样，挥发性有机物和 eCO2 的数字是代理量，基线要看住，读的人脑子要清楚它代表什么。数据手册上同一个词，底下垫着的可能是两种东西。

选了代理型传感器，设计就要给标定和漂移留预算；选了直接型，就为一个信得过的数字付出成本或功耗。最常见的失手是把 eCO2 当二氧化碳读，解药是在器件画进原理图之前就分清两者，而不是等客户开始质疑读数。