為什麼環境感測器模組需要光束分析與功率量測 ?

日期：2025/10/03

在空氣品質監測逐漸融入日常生活的今天，環境感測器模組已經不只是科研領域的專用工具，而是智慧家居、穿戴裝置、甚至交通安全監控中的重要核心。這些微型模組不僅能量測懸浮微粒（如 PM2.5、PM10），還能整合氣壓、VOC、甚至酒精濃度等感測功能，應用範圍廣泛。

感測的核心：雷射與米氏散射

多數環境感測器模組的運作原理是透過「雷射光源 + 米氏散射」：

・雷射光源照射：以穩定雷射（常見為 650nm 紅光）作為檢測光束。
・微粒進入光路：空氣中的懸浮微粒進入偵測腔體，與雷射光交互作用。
・產生散射光：粒子將光線向不同角度散射。
・光電接收器偵測：感測器接收散射光，並轉換為訊號。
・計算粒徑濃度：透過模型推算出 PM1.0 / PM2.5 / PM10 等濃度（μg/m³）。

這個過程看似簡單，但要做到準確，關鍵其實在於光源的穩定性與能量分布。

光束分析：確保數據的可靠性

在實際應用中，若雷射光束能量分布不均勻，會導致：

・數據誤差：相同顆粒經過光束不同區域時，散射強度可能差異很大，造成誤判。
・重現性不足：若雷射輸出功率不穩定，同樣條件下也可能得出不同數據，影響長期監測可靠度。

因此，引入光束分析（Beam Profile Analysis）成為必要。透過量測雷射能量分布與功率穩定性，不僅能優化感測器設計，更能確保實際應用中的數據可信度。

應用場景：從日常到科研

結合光束分析後的環境感測器模組，應用價值進一步提升：

・智慧家居：即時空氣品質監控，驅動空氣清淨與 HVAC 系統。
・穿戴式裝置：個人隨身監測，讓空氣品質資訊隨時可得。
・公共安全：作為酒精濃度檢測與酒駕預警的核心元件。
・科研與氣象：支援大氣研究與環境監測。

光束分析與功率測量解決方案

若您需要進一步導入光束分析設備，宏惠光電可提供 OPHIR 系列完整解決方案

・SP932U 光束分析儀

SP932U 採用高解析度相機感測，能即時量測雷射光束的能量分布、光斑形狀與模式對稱性。透過量化的光束剖面圖（Beam Profile），使用者能快速判斷光束是否均勻，是否存在熱效應或光學系統偏差。對於需要長期穩定運行的環境感測器模組，SP932U 能提供比單純功率測量更全面的光學品質驗證，確保雷射光源符合高精度散射檢測的要求。

・IS6-D-VIS 積分球功率計

積分球式功率計適用於發散光源測量：由於環境感測器模組所使用的雷射光常呈現發散光束（divergent beam），若直接以傳統探頭量測，能量分布不均會導致讀值誤差。積分球設計能將光能在球體內壁多次漫反射後進行均化，再由探測器量測，確保對發散光源的功率測試更為準確與重現性佳。透過積分球式功率計，使用者能有效驗證雷射輸出功率是否穩定，並確認光源能量分布均勻性，進而避免環境感測器模組在粒徑與濃度偵測上的誤差。

結語

環境感測器模組的發展正朝向「更小、更準、更智慧」的方向邁進。而光束分析，正是支撐這些特性背後的重要基礎。對於致力於空氣品質、健康監測或智慧城市領域的專業人士來說，理解光束品質與感測準確度的關聯，將有助於打造更可靠的產品與解決方案。