无论怀疑论者怎么说，科学界都认为我们的气候正在发生变化。要衡量和量化这一变化，需要对基础指标和生命体征进行精确监测，为我们提供准确的数据，从中预测将要发生的事情。

本文着眼于传感器技术，这些传感器技术可以用来衡量和报告发生的微妙（而不是那么微妙）的气候变化。这包括用于测量实时条件的系统以及旨在跟踪预示长期趋势的缓慢移动指标的系统。这里引用的所有技术，部件和开发系统都可以在Digi-Key网站上找到。

二氧化碳分析

大气中的热量捕集二氧化碳水平与平均全球温度之间的相关性已被充分记录。冰芯样本可以追溯到80万年已使研究人员能够测量CO的相对量溶解在冰面上时，它冻结指示大部分气体是如何在当时的气氛。科学家指出，象树的年轮，CO的层状冰和相对量的厚度2测量可被用来确定平均温度（有，然而，改变CO之间的时间延迟水平和变化在温度）。

虽然历史地质数据（图1）示出了具有相对高含量的CO的异常周期2而温度在统计学上低于预期，已知的是，轨道模式，黑子周期，相对冰川表面积，火山活动等负反馈因素有影响了这些数据。

看着二氧化碳，从1950年的水平，以本很显然，二氧化碳水平比显著高于以往，因此，强烈怀疑我们生活在的滞后时间在宽限期前全球气温开始飙升。

传感器方案

这意味着用于实时测量二氧化碳水平的传感器对于确定当前水平和预测该温室气体即将对温度产生的影响至关重要。虽然可以使用光谱和射频技术从轨道卫星进行测量，但是特定位置的地面和大气传感器对于帮助积累可以研究的数据库非常有用。在大雾霾也影响健康的大城市尤其如此。

在非常适合这些任务的二氧化碳传感器中，Seeed Technologies的Grove 101020067。它是一种高灵敏度，高分辨率（1 ppm分辨率，0-2000 ppm范围）设备，使用非色散红外技术通过不同的湿度水平（相对湿度从0％到90％）测量空气中的二氧化碳含量。集成的温度传感器允许Grove传感器补偿温度变化，简单的UART输出可轻松连接到几乎任何基于微控制器的系统。

其他竞争解决方案也值得考虑用于此应用，例如Amphenol T6713 气体传感器也提供0-2000 ppm范围并使用I 2 C串行接口代替UART（图2）。Amphenol 提供的相应T6713-EVAL套件也可随时发货，以便对该技术进行快速，低风险的测试。

甲烷：一个更大的罪魁祸首

甲烷是导致全球变暖的第二大流行气体。在我们的有生之年，释放到大气中的大约60％的甲烷将来自人类活动，例如基于化石燃料的设施，农业，废物管理等的泄漏（图3）。

而在总体百分比，甲烷陷阱在大气CO比的100倍以上的热下部2在5年的时间和在20年的期间它可以捕获72倍更多的热量。可喜的是，该甲烷具有较短的半衰期比二氧化碳（7岁甲烷，19至49岁的二氧化碳与合理的平均值为31年有人估计高达90岁）。2

虽然一些较早的研究倾向于得出人造甲烷水平总体下降的结论，但最近的检查表明，有争议的压裂技术（水力压裂或“压裂”）的过度渗漏是钻井和注入流体的过程。为了破碎页岩和释放天然气，高压可能会释放出更多的甲烷 - 因为天然气主要是甲烷 - 进入大气。

更重要的是，观测结果显示，世界各地的海洋都在释放大量的甲烷。3

这意味着如果我们要有机会，监测和控制甲烷是我们应对全球气候变化战略的必要组成部分。如二氧化碳监测，地面以及基于空间的传感器技术将需要找到并消除甲烷释放尽可能许多来源。

这里的好消息是，已建立的基于传感器的技术以及新的MEM传感器技术正在产生可用的解决方案，允许大量部署传感器阵列以准确收集必要的数据。

随时可用的基于加热器的传感器，如Parallax 605-00008，使用三氧化铝管中的二氧化锡层，根据气体浓度提供电阻变化（图4）。必须监控温度和湿度并将其作为感应算法的一部分应用，以更准确地识别气体水平并使这种类型的传感器有效工作，但一旦设计，该解决方案提供快速响应时间，高灵敏度，并使用相对简单的界面电路。

虽然适用于许多基于地面的设计，其尺寸和功率可能不受限制，但加热器所需的160 mA驱动电流可能对基于气球和环境隔离的设计有害，这些设计可能需要某种形式的能量收集以允许长时间期限监测。从好的方面来说，这个传感器也可以偏向监测液化石油气，丁烷，丙烷，酒精和硫酸氢盐。

可以提供良好解决方案的另一种挥发性气体传感器来自ams，并且基于更新的MEM技术。在IAQ-芯部C是一个较小的，功率较低，和表面安装的挥发性气体传感器，其主要是针对室内空气质量的测量，但可以适用于空气中测量系统以及（图5）。该传感器可以监测二氧化碳，以及使用MEMS金属氧化物传感器技术挥发性气体的浓度。

传感器本身由塑料盖和滤膜保护。传感器模块可以通过边缘连接器直接焊接到主电路板上，通过选择性或回流焊接。它受膜（不应被除去）保护。该传感器系统使用I 2 C作为串行通信机制，允许工程师指定几乎任何低成本微控制器直接连接到它。在连续模式下，它耗散67毫瓦，但可以使用低得多的9毫瓦功率以脉冲模式工作。

小结

我们都在一起，在没有相关数据的情况下，对温室气体对全球气候的来源，原因和影响的争论毫无意义。每个人应该能够达成共识的是需要监测这些气体的所有来源，包括天然来源。正如我们在本文中所展示的那样，必要的传感器解决方案可供从事开发设计的工程师使用，这些设计旨在测量实时条件以及决定长期趋势的缓慢移动指标。