微粒子状物質（PM）センサーの原理は、主に光散乱（光の散乱）に依存していますが、他の方法も存在します。主な原理の内訳は次のとおりです。

基本原理：光散乱（最も一般的）：

光源：赤外線（IR）またはレーザーダイオードが、粒子を含む空気が引き込まれる（多くの場合、小型ファンまたはポンプによって）感知チャンバーに光線を照射します。
粒子との相互作用：空気中の粒子（ほこり、煙、花粉など）がこの光線を通ると、さまざまな方向に光を散乱させます。散乱の量とパターンは、粒子のサイズ、形状、組成、および濃度によって異なります。
フォトディテクター：特定の角度（多くの場合90°または、より少ない場合は前方/後方散乱）に配置された高感度のフォトディテクター（フォトダイオードまたはフォトトランジスタなど）が、散乱光を検出します。
信号変換：フォトディテクターは、散乱光の強度を電気信号に変換します。
PM濃度の相関関係：この散乱光信号の強度は、空気中の粒子の濃度（体積あたりの質量、通常はμg/m³）と相関しています。粒子の濃度が高いほど、より多くの光が散乱し、信号が強くなります。
サイズの違い（PM2.5/PM10）：一部のセンサーは、次の方法を使用して粒度分布を推定できます。
光学モデル：散乱パターン/強度の違いを分析するアルゴリズム。
サイズ選択インレット：光学チャンバーに入る前に、特定のサイズを超える粒子（例：PM10の場合は>10μm）を物理的に分離します。
キャリブレーション：特定のサイズ区分（PM2.5など）について、参照機器に対してキャリブレーションを行います。

代替原理：ベータ線減衰（参照/規制モニターで使用）：

放射性源：弱い放射性源（炭素14など）がベータ粒子（電子）を放出します。
フィルターテープ：フィルターテープは、機器を通して引き込まれた空気中の粒子を収集します。
減衰測定：ベータ粒子は、フィルターテープのきれいな部分を通過し、センサーによって検出され、ベースラインを確立します。次に、ベータ粒子は、粒子が堆積したテープの部分を通過します。
質量の計算：フィルター上の微粒子状物質の質量は、ベータ粒子を吸収/散乱し、検出器に到達する数を減らします。ベータ粒子の数の減衰は、フィルターに収集された粒子の質量に直接比例します。サンプリングされた空気の体積と組み合わせると、PM質量濃度（例：μg/m³）が得られます。この方法は、質量測定には非常に正確ですが、より複雑で高価です。

その他のあまり一般的でない原理：

共振マイクロバランス（TEOM - テーパーエレメント振動マイクロバランス）：粒子は振動フィルターチップに収集されます。質量の変化はチップの共振周波数を変化させ、質量濃度を決定するために測定されます。
静電検出：帯電セクションを通過する粒子によって獲得された電荷、または粒子に自然に存在する電荷を測定します。

光学（散乱）センサー（最も一般的なタイプ）の主な考慮事項：

キャリブレーション：散乱に影響を与える粒子特性の変動があるため、参照機器（ベータ線減衰モニターなど）に対してキャリブレーションが必要です。工場でのキャリブレーションが一般的ですが、環境要因（湿度、粒子タイプ）によってドリフトが発生する可能性があります。
湿度感度：水蒸気は粒子に凝縮したり、光自体を散乱させたりする可能性があり、特に高湿度では過大評価につながります。高度なセンサーは、湿度センサーと補正アルゴリズムを組み込んでいます。
粒子組成感度：異なる粒子タイプ（例：すすとほこり）は、光を異なるように散乱させます。キャリブレーションは、一般的な周囲混合物に対して最適化されることがよくあります。
サイズ範囲の制限：非常に小さな粒子（<~0.3μm）および非常に大きな粒子は、十分な光を散乱させないか、検出チャンバーをバイパスする可能性があり、有効なサイズ範囲が制限されます。分解能/下限検出限界：センサーが電子ノイズから信号を確実に区別できない最小濃度があります。
アプリケーション：

光学PMセンサーは、比較的低コスト、小型、およびリアルタイム出力により、以下で広く使用されています。
家電用空気清浄機

屋内空気質モニター
ウェアラブル汚染トラッカー
産業プロセス監視
スマートHVACシステム
都市大気質センサーネットワーク（ただし、キャリブレーション/品質管理の考慮事項あり）
要約すると、さまざまな原理が存在しますが、消費者および多くの産業用PMセンサーの主要な技術は、空気中の粒子がビームを通過することによって散乱する光の量を測定して粒子質量濃度を推定する光学光散乱であり、PM2.5やPM10などの特定のサイズ区分に対してキャリブレーションされることがよくあります。