淺談傳感器及其應(yīng)用

安建峰

摘 要：在人們的日常生產(chǎn)生活中，都必須要通過“五官”來感知和接收外界信息，然后神經(jīng)系統(tǒng)將這些信息上傳給我們的大腦進(jìn)行處理。傳感器則被譽(yù)為現(xiàn)代自動(dòng)控制系統(tǒng)的“電五官”，它承擔(dān)著自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)來自外界各種信息采集的重要任務(wù)，還能獲取大量人類五官無法感知的信息。傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱之一，并已經(jīng)發(fā)展成為一門專門的學(xué)科。在當(dāng)今的信息社會(huì)，傳感器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于國(guó)防建設(shè)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和人們的日常生活中，與人們密切相關(guān)。

關(guān)鍵詞：傳感器；傳感器發(fā)展趨勢(shì)；傳感器應(yīng)用

傳感器是一種能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。它的輸入量是某一被測(cè)量，可能是生物量，也可能是物理量和化學(xué)量；它的輸出量是某種物理量，這種量可以是光、電、氣等量。由于電量易于傳送、轉(zhuǎn)換，處理等特點(diǎn)，傳感器的輸出量一般為電量，它包括電壓、電阻、電流，電容等形式。

傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路組成。敏感元件可以直接感受或響應(yīng)被測(cè)量并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量；轉(zhuǎn)換元件可以將敏感元件感受或響應(yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；信號(hào)轉(zhuǎn)換電路可以將非適合電量轉(zhuǎn)換成適合電量。傳感器只完成被測(cè)量至電量的基本轉(zhuǎn)換，然后輸入到測(cè)控電路，進(jìn)行信號(hào)的放大、運(yùn)算，處理等進(jìn)一步轉(zhuǎn)換。

傳感器是知識(shí)密集、技術(shù)密集的電子元件，種類繁多，下面將它的一些常用分類方法簡(jiǎn)單介紹一下。

1）按工作原理的不同。傳感器可分為：振動(dòng)傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、生物傳感器，真空度傳感器等。

2）按被測(cè)量不同。傳感器可分為：力學(xué)量傳感器、熱量傳感器、光傳感器、放射線傳感器、氣體傳感器、氣體成分傳感器、液體成分傳感器、速度傳感器、位置傳感器，液面?zhèn)鞲衅鞯取?/p>

3）按所使用敏感材料的不同。傳感器可分為：半導(dǎo)體傳感器、光纖傳感器、陶瓷傳感器，金屬傳感器等。

4）按感知外界信息。傳感器可分為：物理、化學(xué)，生物三大類。基于物理效應(yīng)如光、電、聲、磁，熱等進(jìn)行工作的物理傳感器；基于化學(xué)反應(yīng)如化學(xué)吸附，離子化學(xué)效應(yīng)進(jìn)行工作的化學(xué)傳感器；基于酶、抗體，激素等分子識(shí)別功能的生物傳感器。

5）按輸出信號(hào)不同。傳感器可分為：模擬傳感器，數(shù)字傳感器。

傳感器能將各種非電量轉(zhuǎn)換成電量，從而實(shí)現(xiàn)非電量的電測(cè)技術(shù)，沒有傳感器就不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜測(cè)量。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)，沒有對(duì)被控對(duì)象的精確檢測(cè)，就不可能實(shí)現(xiàn)精確控制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳感器在國(guó)防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及人們的日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，人們對(duì)傳感器的要求也越來越高，這就要求人們不斷開發(fā)新型敏感元件材料，采用新的加工工藝來提高傳感器的測(cè)量精度、靈敏度。傳統(tǒng)傳感器功能簡(jiǎn)單遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需求，這就要求傳感器技術(shù)與大規(guī)模集成電路技術(shù)相結(jié)合，新型傳感器具有信息存儲(chǔ)、處理功能，還具有自診斷、自檢測(cè)及通信與控制功能向智能化方向發(fā)展。傳統(tǒng)的傳感器體積大、功耗高，已不滿足現(xiàn)代自動(dòng)控制系統(tǒng)的需求，這就要求傳感器向微型化、集成化方向發(fā)展。

在當(dāng)今的信息社會(huì)，傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。

1）在工業(yè)生產(chǎn)上，人們可以用它來測(cè)量如溫度、液位、流量，壓力等各種工藝變量，也可以用來測(cè)量設(shè)備的電流、電壓，速度等。

2）在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，人們可以用它來隨時(shí)監(jiān)測(cè)病人的生命體征以及對(duì)身體各部位進(jìn)行檢測(cè)，這為醫(yī)生提供準(zhǔn)確而重要的診斷信息從而挽救無數(shù)患者的生命。

3）在環(huán)境保護(hù)方面，人們可以用它來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大氣、水質(zhì)、土壤的污染狀況，為環(huán)保部門在環(huán)境治理方面提供有效的決策依據(jù)，更好的保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境。

4）在航空航天方面，人們可以用它來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)飛機(jī)、火箭、宇宙飛船飛行中的各項(xiàng)重要參數(shù)以及飛行員和航天員的各項(xiàng)生命體征并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳回飛行控制中心從而保證人員的安全和任務(wù)的順利完成。

5）在軍事方面，它被廣泛應(yīng)用于精確制導(dǎo)武器、雷達(dá)、衛(wèi)星、預(yù)警機(jī)、指揮系統(tǒng)等領(lǐng)域?yàn)樘岣哕婈?duì)?wèi)?zhàn)斗力，保障國(guó)家安全提供了重要保障。

在我們的日常生活中，也能處處感受到傳感器給我們帶來的巨大便利。比如：

1）我們?nèi)粘Ｓ玫目照{(diào)可以通過內(nèi)置的溫度傳感器檢測(cè)室內(nèi)溫度來控制空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)，保障人們有一個(gè)舒適的室內(nèi)環(huán)境。

2）家用電飯煲的溫度傳感器當(dāng)檢測(cè)到煲內(nèi)溫度達(dá)到所需溫度時(shí)，電飯煲會(huì)自動(dòng)將煮飯模式切換到保溫模式，讓人們可以吃上香噴噴的米飯。

3）家用空氣凈化器的傳感器當(dāng)檢測(cè)到室內(nèi)空氣中所含各種污染物的濃度超標(biāo)時(shí)，會(huì)自動(dòng)凈化空氣從而保障室內(nèi)人員的身體健康。

4）當(dāng)天然氣報(bào)警器的傳感器檢測(cè)到室內(nèi)天然氣的濃度達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí)，會(huì)發(fā)出警報(bào)聲并自動(dòng)開啟排風(fēng)扇將泄漏的天然氣濃度降到安全范圍內(nèi)，來保障人們的生命安全。

5）室內(nèi)的紅外防盜系統(tǒng)的傳感器當(dāng)檢測(cè)到有人入侵時(shí)會(huì)發(fā)出警報(bào)聲將入侵者嚇退，同時(shí)也提醒主人采取有效的安全防范措施。

6）居民樓內(nèi)消防系統(tǒng)的煙塵傳感器當(dāng)檢測(cè)到煙塵濃度達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí)，會(huì)發(fā)出警報(bào)聲提醒人們及時(shí)撤離到安全區(qū)域并啟動(dòng)滅火系統(tǒng)進(jìn)行滅火來保障人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

7）小區(qū)公共照明的光線傳感器會(huì)隨著外界光線的亮度變化自動(dòng)控制照明的開啟。

8）安裝在商鋪、單位的自動(dòng)門紅外傳感器當(dāng)感受到有人走近時(shí)就會(huì)發(fā)出開門信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到人走遠(yuǎn)時(shí)就會(huì)發(fā)出關(guān)門信號(hào)，樓房?jī)?nèi)電梯門的開關(guān)也是通過紅外傳感器控制的。

9）大家都知道，喝酒開車對(duì)于人們的危害是巨大的，交通部門就通常利用酒精測(cè)試儀來檢測(cè)駕駛員是否酒駕。酒精測(cè)試儀就是利用它內(nèi)置的高靈敏度傳感器來完成對(duì)駕駛員口中所含酒精濃度的檢測(cè)。

總之，傳感器在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用還有很多。

在現(xiàn)代信息社會(huì)隨著科技不斷取得巨大進(jìn)步，傳感器技術(shù)也將得到極大的發(fā)展，傳感器必將應(yīng)用于更寬廣的領(lǐng)域，不斷推動(dòng)社會(huì)向前發(fā)展，更好得為人類服務(wù)。

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