前 言
《福布斯》雜誌：當前，甚至今後幾十年內，影響和改變著世界經濟格局和人們生活方式的10大科技產品，傳感器列為10大科技產品之首，說明傳感器的春天已經來臨！
物聯網是將各種信息傳感設備和網際網路結合起來形成的一個巨大網絡。物聯網的發展需要智能感知、識別和通訊等技術支撐，而感知的關鍵就是傳感器及相關技術。智能家居控制系統是「心臟」，而傳感器是整個控制系統的「脈絡」，掌握著整個系統的「中樞神經」，傳感器技術的發展對於智能家居飛速發展的作用非同小可。
從產業鏈來看，傳感器上遊主要為各種零部件等以支撐感知層；中遊是以光傳輸、通信設備、網絡設備等構成的傳輸層；下遊是應用層，其中以物聯網領域中的各項應用為主，其中智能家居就是極其重要的板塊之一。
智能家居傳感器是家居中的「眼鼻耳」，因為智能家居首先離不開對居住環境「人性化」的數據採集，也就是說把家居環境中的各種物理量、化學量、生物量轉化為可測量的電信號裝置與元件。
智能家居領域需要使用傳感器來測量、分析與控制系統設置，家中使用的智能設備涉及位置傳感器、接近傳感器、液位傳感器、流量和速度控制、環境監測、安防感應等傳感器等技術。
家用消費級傳感器設備原理
溫度傳感器
溫度傳感器，利用物質各種物理性質隨溫度變化的規律把溫度轉換為可用輸出信號。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。
雖然溫度傳感器的分類頗多，但是總的原理就是感應溫度的變化，使敏感元件如：熱敏電阻、熱電偶等)的阻值發生變化，從而在電路中，使輸出的電壓發生變化。
兩種不同成份的導體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成迴路，當兩個接合點的溫度不同時，在迴路中就會產生電動勢，這種現象稱為熱電效應，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶利用這種原理進行溫度測量，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端，也稱為測量端，另一端叫做冷端，也稱為補償端；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。
溼度傳感器
在智能家居的控制中，對溼度的控制可以提升用戶的生活質量，為用戶提供良好的生活環境。在智能家居的溼度控制中，主要是通過溼度傳感器來實現對溼度的控制。
溼度傳感器可以顯示空氣溼度的具體變化，在集成系統內部，存在溼度傳感器以及放大電路，可以將溼度信息轉化成為電壓信號傳遞給計算機系統，系統通過人為的溼度需求，將調整方案輸送給烘乾或者加溼器。
溫溼傳感器
在智能家居的控制中，溫度計溼度的控制均為環境控制的重要指標，但是僅僅對單一指標進行控制，將會浪費較多的資源，且會延長計算時間，需要通過計算機的合成來進行分析。因而需要探究新型的傳感器應用方式。
溫溼傳感器可以實現對溫度和溼度的同時調節，符合智能家居的理念，且具有體積小和功耗低等特點。溫溼傳感器來控制室內的溫度和溼度，傳感晶片可以同時採集溫度和溼度信息，在獨立系統中對兩種物理變量進行分開計算，並且轉化成為電信號傳輸到相應的控制終端，實現智能家居的控制目的。
可見光傳感器：通過可見光的強度變化轉換成電流或電壓變化的元件，光電傳感器是採用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉換成光信號的變化，然後藉助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。
聲音傳感器
聲音傳感器的原理很簡單，主要使用的是與人類耳朵相似具有頻率反應的電麥克風。電路把信號放大並把信號傳送給電訊接口。聲音傳感器的作用相當於一個話筒。它用來接收聲波，顯示聲音的振動圖象。但不能對噪聲的強度進行測量。
實際上，信號通過2條不同的線送達數據採集器。聲音傳感器內置一個對聲音敏感的電容式駐極體話筒。聲波使話筒內的駐極體薄膜振動，導致電容的變化，而產生與之對應變化的微小電壓。這一電壓隨後被轉化成0-5V的電壓，經過A/D轉換被數據採集器接受，並傳送給計算機。
氣體傳感器
氣體傳感器可用來測量氣體的類型、濃度和成分，能把氣體中的特定成分檢測出來，並將成分參量轉換成電信號的器件或裝置。也稱氣敏傳感器。主要包括半導體氣體傳感器、接觸燃燒式氣體傳感器和電化學氣體傳感器等，其中用的最多的是半導體氣體傳感器。
氣體傳感器包含電化學氣體傳感器、催化燃燒氣體傳感器、半導體氣體傳感器、紅外氣體傳感器、光電離氣體傳感器，可檢測有毒氣體(甲醛,CO2,CO等)、可燃氣體(天然氣CH4)、揮發性有機物(VOCs)。
具體原理為，聲波器件表面的波速和頻率會隨外界環境的變化而發生漂移。氣體傳感器就是利用這種性能在壓電晶體表面塗覆一層選擇性吸附某氣體的氣敏薄膜，當該氣敏薄膜與待測氣體相互作用（化學作用或生物作用，或者是物理吸附），使得氣敏薄膜的膜層質量和導電率發生變化時，引起壓電晶體的聲表面波頻率發生漂移；氣體濃度不同，膜層質量和導電率變化程度亦不同，即引起聲表面波頻率的變化也不同。通過測量聲表面波頻率的變化就可以獲得準確的反應氣體濃度的變化值。
氣敏元件的參數主要有加熱電壓、電流，測量迴路電壓，靈敏度，響應時間，恢復時間，標定氣體（0.1%丁烷氣體）中電壓，負載電阻值等。
空氣品質傳感器的原理
化學原理
空氣中的汙染氣體附著在金屬氧化物表面，金屬氧化物的電阻變低，且電阻值的變化量與汙染氣體濃度有關，空氣品質傳感器的金屬氧化物材料和工作溫度不同，這個傳感器的金屬氧化物選擇性差，對很多汙染氣體(甲醛，苯，氨氣，香菸煙霧，香水)都有反應，並以此綜合反應來表徵空氣品質。
紅外原理
紅外氣體傳感器是一種基於不同氣體分子的近紅外光譜選擇吸收特性，利用氣體濃度與吸收強度關係（朗伯-比爾Lambert-Beer定律），鑑別氣體組分並確定其濃度的氣體傳感裝置。當紅外線波長與被測氣體吸收譜線相吻合時，紅外能量被吸收。紅外光線穿過被測氣體後的光強衰減滿足朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律。
氣體濃度越大，對光的衰減也越大。因此，可通過測量氣體對紅外光線的衰減來測量氣體濃度。為了保證讀數呈線性關係，當待測組分濃度大時，分析器的測量氣室較短，最短的為0.3mm；當濃度低時，測量氣室較長，最長的為>200mm。經吸收後剩餘的光能用紅外檢測器檢測。
雷射顆粒物傳感器
通過光電轉換器轉化為電信號，從而測量顆粒物數量，相對於其他普通紅外測量更加準確，可實時測量室內的PM2.5、PM1.0、PM10的數據。
水浸傳感器
水浸傳感器是基於液體導電原理，用電極探測是否有水存在，再用傳感器轉換成幹接點輸出。基於液體導電原理，用電極探測是否有水存在，再用傳感器轉換成幹 接點輸出，具有兩種輸出狀態：常開和常閉。
浸傳感器分為接觸式水浸探測器和非接觸式水浸探測器。
接觸式水浸探測器，利用液體導電原理進行檢測。正常時兩極探頭被空氣絕緣；在浸水狀態下探頭導通，傳感器輸出幹接點信號。當探頭浸水高度約1毫米時，即產生告警信號。
非接觸式水浸探測器，利用光在不同介質截面的折射與反射原理進行檢測。塑料半球內放置有LED和光電接收器，當探測器置於空氣中時，因全反射，絕大部分LED光子被光電接收器接收；當靠近半球表面時，由於光的折射，光電接收器接收到的LED光子將會減少，從而輸出也發生改變。適合於部署在一般腐蝕導電液體洩露地點。
門磁傳感器
無線門磁是由無線發射模塊和磁塊兩部份組成，在無線發射模塊有兩個箭頭處有一個「鋼簧管」的元器件，當磁體與鋼簧管的距離保持在1.5釐米內時，鋼簧管處於斷開狀態，一旦磁體與鋼簧管分離的距離超過1.5釐米時，鋼簧管就會閉合，造成短路，報警指示燈亮的同時向主機發射報警信號。無線門磁的無線報警信號在開闊地能傳輸200米，在一般住宅中能傳輸20米，和周圍的環境密切相關。
圖像傳感器
在智能家居中，圖像傳感器同樣是重要的應用元件之一。主要是由於在現代建設中，需要通過監控設備來實現內部的監控以及住宅周邊的監控，在傳統的監控手段中，主要是通過攝像頭來進行監控，而無法將信息傳遞給用戶，一旦監控系統被破壞，將會導致用戶承擔較大的損失。
而在智能家居系統中，通過PC端的監控，可以將信息發送給用戶的手機或者電腦，實現遠程監控，在在智能監控中，利用圖像傳感器，可以進行光電轉換，其主要是由CCD和CMOS傳感器組成，通過其可以製作數字攝像機，實現對智能家居的全面控制。
紅外傳感器
紅外線感應器是通過紅外線反射原理，當人體的某一部分在紅外線區域內，紅外線發射管發出的紅外線由於人體摭擋反射到紅外線接收管，通過集成線路將信號發送給脈衝電磁閥，電磁閥接受信號後按指定的指令控制閥芯。
紅外線傳感器包括光學系統、檢測元件和轉換電路三大部分。光學系統按結構不同可分為透射式和反射式。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏檢測元件中最常見的就是熱敏電阻，熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高，電阻發生變化，通過轉換電路變成電信號輸出。
煙霧傳感器
通過監測煙霧的濃度來實現火災防範的，煙霧報警器內部採用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種先進技術，工作穩定可靠的傳感器，被廣泛運用到各種消防報警系統中，性能遠優於氣敏電阻類的火災報警器。
人體存在傳感器
利用黑體輻射定律，即一切高於絕對零度的物體都在不停的向外輻射能量，物體的向外輻射能量的大小及其按波長的分布與它的表面溫度有著十分密切的聯繫，物體的溫度越高，所發出的紅外輻射能力就越強。達到快速可靠的檢測到進入有效區域內的人體，傳感器全面支持主流的通訊協議，達到設備聯動的效果，可廣泛應用在智能樓宇酒店節能減排和智能家居的安防監控上面。
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