Medición de la calidad del aire mediante sensores ópticos
Los sensores ópticos se utilizan a menudo en dispositivos de medición del aire para detectar determinados gases o partículas en el aire. Esto se consigue mediante medición por infrarrojos o medición por fluorescencia.
Estos valores medidos pueden determinarse, entre otras cosas, mediante sensores ópticos: Partículas en suspensión (PM₁ - PM₂,₅ - PM₁₀), dióxido de carbono (CO₂), oxígeno (O₂), metano (CH₄), óxido nitroso, monóxido de dinitrógeno) (N₂O).
Análisis del aire por infrarrojos
La medición por infrarrojos utiliza un LED infrarrojo y un detector, que están separados por una pared en el dispositivo de medición del aire y, por tanto, nunca se "ven" directamente. El sensor de infrarrojos (también conocido como sensor IR) utiliza luz infrarroja, que se encuentra fuera del espectro de luz visible, para detectar cambios en su entorno.
Si aparece una partícula en la luz del LED, el detector percibe un destello y reacciona a los rayos emitidos del emisor (LED infrarrojo). El detector mide la cantidad de luz infrarroja reflejada o emitida. La base para ello es la absorción de infrarrojos. Algunas moléculas absorben determinadas longitudes de onda de la radiación infrarroja. El detector determina entonces cuánta luz se ha absorbido en las longitudes de onda específicas.
Por tanto, el sensor cuenta la frecuencia de los destellos luminosos. Para obtener la máxima precisión, un segundo haz de medición (sensor de reflexión) puede controlar la intensidad del LED infrarrojo, es decir, su luminosidad. En este caso, el detector mide la radiación reflejada. Cuanto más brillantes son los destellos, más grandes son las partículas respectivas. Cuanto más oscuros son los destellos, más pequeñas son las partículas. Los cambios en la intensidad reflejada indican, por tanto, la presencia o las propiedades de los componentes del aire.
Análisis de contaminantes atmosféricos mediante fluorescencia
Algunas sustancias pueden presentar fluorescencia cuando se irradian con luz de una determinada longitud de onda, es decir, emiten luz de una longitud de onda diferente. Midiendo la intensidad de la fluorescencia, el sensor óptico puede deducir la concentración de estas sustancias. La fluorescencia medida puede utilizarse para diversas aplicaciones, como la detección de moléculas, biomarcadores, contaminantes ambientales u otras sustancias. La intensidad, la longitud de onda y la duración de la fluorescencia proporcionan información sobre la cantidad, la concentración o la cinética de reacción de las sustancias analizadas.
Sensores electroquímicos
Varios gases pueden detectarse y cuantificarse mediante sensores resistivos. Para ello, el sensor electroquímico suele constar de tres componentes principales: un electrodo de trabajo, un electrodo de referencia y un contraelectrodo. Los electrodos de trabajo y de referencia están embebidos en un electrolito que soporta la conductividad iónica. Cuando las partículas del gas llegan al sensor, se produce en él una reacción electroquímica específica del gas que se quiere detectar. Esta reacción modifica la concentración de iones en el electrolito en las inmediaciones de los electrodos de trabajo y de referencia. Cuando las partículas correspondientes "atracan " en la superficie del sensor , las sustancias provocan una pequeña corriente en el sensor: una señal eléctrica medible.
La ventaja de estos tipos de sensores es la calibración individual de la sensibilidad: así, los distintos sensores electroquímicos son específicos para distintos gases, ya que las reacciones electroquímicas dependen del gas. Por ello, se utilizan sensores especiales para la detección de monóxido de carbono, dióxido de azufre, metano y otros gases. La desventaja de los sensores electroquímicos es una posible sensibilidad cruzada con otros gases. Esto significa que los sensores correspondientes también pueden reaccionar a otros gases y fallar si están presentes.
Estos valores medidos pueden determinarse mediante sensores electroquímicos, entre otros: Dióxido de azufre (SO₂), compuestos orgánicos volátiles (COV), amoníaco (NH₃), cloro / gas cloro (Cl₂), dióxido de nitrógeno (NO₂), monóxido de carbono (CO), ozono (O₃), formaldehído (CH₂O), sulfuro de hidrógeno (H₂S), hidrógeno (H₂).
Moho y polen: Futuras mediciones del aire con IA
Hasta la fecha, las esporas de moho o el polen no pueden detectarse directamente con un aparato de medición del aire, ya que apenas pueden distinguirse claramente de otras partículas como el polvo. Por el momento, sólo es posible determinar las condiciones que favorecen el desarrollo del moho, como una humedad excesiva y un intercambio de aire insuficiente. En el futuro, queremos cambiar esta situación utilizando tecnología innovadora. Por ello, air-Q está investigando, junto con la Universidad Tecnológica de Chemnitz, una forma de medir el moho y el polen. Para ello, seguimos desarrollando nuestros sensores y buscamos soluciones basadas en IA para diferenciar las partículas en función de su tipo y tamaño. La inteligencia artificial debe permitir procesar y analizar eficazmente grandes cantidades de datos procedentes de diversos sensores y fuentes. Mediante algoritmos de aprendizaje automático y análisis de datos, pretendemos identificar patrones y correlaciones complejos en los datos de calidad del aire y esperamos lograr predicciones más precisas, tiempos de respuesta más rápidos y una mayor exactitud en la detección de contaminantes atmosféricos.
