人們為了從外界獲取信息,必須藉助於感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官,在研究自然現象和規律以及生產活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況,就需要傳感器。因此可以說,傳感器是人類五官的延長,又稱之為電五官。
那什麼是傳感器呢?
官方的定義是:傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息(例如:溫度,血壓,溼度,速度等),並能將感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。
通俗的解釋就是,可以感知周圍環境或者特殊物質,比如氣體感知、光線感知、溫溼度感知、人體感知等等,把模擬信號轉化成數位訊號,給中央處理器處理,最終結果形成氣體濃度參數、光線強度參數、範圍內是否有人探測、溫度溼度數據等。
傳感器技術作為信息技術的三大基礎之一,是當前各發達國家競相發展的高技術,也是進入21世紀以來優先發展的十大頂尖技術之一。由此可見,傳感器技術在發展經濟、推動社會進步方面的重要作用,是十分明顯的。
作為信息採集系統的前端單元,傳感器的作用越來越重要。本文就來給大家介紹一下有關傳感器的相關知識,帶大家了解一下傳感器技術的發展歷史,並通過簡述實例給大家說明一下傳感器的8大應用場景。
一、傳感器的功能分類
傳感器的存在和發展,讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官,讓物體慢慢變得活了起來。通常根據其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、溼敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。
我們也常將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬:
光敏傳感器——視覺聲敏傳感器——聽覺氣敏傳感器——嗅覺化學傳感器——味覺壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺
敏感元件的分類:
物理類,基於力、熱、光、電、磁和聲等物理效應。化學類,基於化學反應的原理。生物類,基於酶、抗體、和激素等分子識別功能。
這種分類方法明確地說明了傳感器的用途,給用戶提供了方便,容易根據測量對象來選擇所需要的傳感器。
二、傳感器技術的發展
中國傳感器產業正處於由傳統型向新型傳感器發展的關鍵階段,它體現了新型傳感器向微型化、多功能化、數位化、智能化、系統化和網絡化發展的總趨勢。傳感器技術歷經了多年的發展,其技術的發展大體可分三代:
第一代是結構型傳感器,它利用結構參量變化來感受和轉化信號。
第二代是上70年代發展起來的固體型傳感器,這種傳感器由半導體、電介質、磁性材料等固體元件構成,是利用材料某些特性製成。如:利用熱電效應、霍爾效應、光敏效應,分別製成熱電偶傳感器、霍爾傳感器、光敏傳感器。
第三代傳感器是以後剛剛發展起來的智能型傳感器,是微型計算機技術與檢測技術相結合的產物,使傳感器具有一定的人工智慧。
三、傳感器的應用
傳感器早已滲透到諸如工業生產、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其廣泛的領域。可以毫不誇張地說,從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種複雜的工程系統,幾乎每一個現代化項目,都離不開各種各樣的傳感器。那麼傳感器在我們日常生活和工作中有哪些應用呢?
1、自動感應設備:自動門、自動水龍頭、自動衝水馬桶、自動烘手機、自動感應燈等,利用人體的紅外微波來開關門。
2、煙霧報警:煙霧報警器,利用煙敏電阻來測量煙霧濃度,從而達到報警目的。
3、光感攝像頭:手機、數位相機的照相機,利用光學傳感器來捕獲圖像。
4、電子秤:利用力學傳感器(導體應變片技術)來測量物體對應變片的壓力,從而達到測量重量的目的。
5、物流監控:水位報警,溫度報警,溼度報警,光學報警等。國內物流供應鏈監控解決方案提供商雲尚通信研發的物流供應鏈可視化監控終端就採用了溫溼度傳感器、光感傳感器、運動傳感器等,並廣泛應用於在途貨物的狀態監控及跟蹤定位。
6、機器人:智慧機器人使用的關鍵硬體包括驅動器、減速器和傳感器等,智能傳感器作為機器人的「五官」,在採集外界信息數據上發揮著重要作用。
7、智能可穿戴設備:傳感器在可穿戴設備中起到至關重要的作用,因為可穿戴設備最基本的功能就是通過傳感器實現運動傳感。
8、無人機:無人機是當下非常流行的智能硬體,其智能飛控系統的實現需要用到各種智能傳感器,包括IMU、MEMS加速度計、電流傳感器、傾角傳感器和發動機進氣流量傳感器等。