小感知,大未来——传感器是什么?

小感知,大未来——传感器是什么?

楼梯间的红外线感应灯,手机上的指纹识别,以及那些不用接触身体也可以直接测量步数、心律、脉搏和体温的各种电子产品……老实说,这些东西在我们生活中越来越常见,我们享受着这些科技产品给生活带来的便利。但是,在享用这些功能的时候,你可曾想过这些功能的背后隐藏着多少科技吗?

其实,上面这些智能产品都采用了一种叫传感器的硬件。传感器的应用范围很广,大到一辆汽车,小到一个智能手环,这些产品中所含的传感器都是人类智慧的结晶的体现。本文暂且先不谈这些产品,我们今天主要来认识传感器这个玩意儿。

一、什么是传感器?

人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官。单靠人们自身的感觉器官去研究自然现象、规律以及生产活动,它们的功能就远远不够了。为了适应这种情况,我们需要借助传感器。

传感器是一种物理装置或生物器官,能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾),并将探知的信息传递给其他装置或器官。“传感器”在新韦式大词典中定义为:“从一个系统接受功率,通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。根据这个定义,传感器的作用是将一种能量转换成另一种能量形式,所以不少学者也用“换能器-Transducer”来称谓“传感器-Sensor”。

为了让大家更好地理解以上的概念,我们来看一个小视频,看看传感器是如何工作的!

DARMA智能床垫技术原理_腾讯视频https://v.qq.com/x/page/v0507olm69i.html

视频中的DARMA智能床垫是一个生命体征监测产品,采用了光纤传感器,人躺在床垫上面,其心跳和呼吸会产生微小的震动,这些微小的震动会使光的传播发生变化,光纤传感器可以立即捕捉到这个光的变化,生成光感图谱并通过DARMA独有算法转化为生命体征信息。


二、传感器的组成

传感器一般由敏感元件转换元件组成:


三、传感器的分类

分类方式

类别

按工作原理分

电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、热电式传感器

按技术分类

超声波传感器、温度传感器、湿度传感器、气体传感器、气体报警器、压力传感器、加速度传感器、紫外线传感器、磁敏传感器、磁阻传感器、图像传感器、电量传感器、位移传感器

按应用分类

压力传感器、温湿度传感器、温度传感器、PH传感器、流量传感器、液位传感器、超声波传感器、浸水传感器、照度传感器、差压变送器、加速度传感器、位移传感器、称重传感器、测距传感器


四、传感器的作用与应用

我们现在所处的就是信息时代。而在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

1.传感器的主要功能

为了更好地理解传感器的作用,我们常把传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟:

光敏传感器——视觉

声敏传感器——听觉

气敏传感器——嗅觉

化学传感器——味觉

压敏、温敏、流体传感器——触觉

2.传感器的主要应用与发展

传感器下游应用已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程等多个领域,行业覆盖极多、应用极广。

近年来,传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。凭借光纤很多优异的性能,光纤传感器具备了以下特点:高灵敏度;轻细柔韧便于安装埋没;良好的电绝缘性和化学稳定性;良好的安全性;抗磁电干扰;使用寿命长等等。

相对于其他传感机制,光纤传感器的准确度级别很高。早期光纤传感器都应用于电信业和局域网运行,现在也广泛应用到了石油和天然气行业、风力发电、智能建筑、各种敏感建筑工地、和国土安全操作等等。由于光纤传感器灵敏度高、数据准确度高、对人体无辐射,DARMA将光纤传感器用在医疗健康领域,同时也是世界上最早将高精度光纤技术应用于生命体征领域的研究团队。

DARMA用这项技术开发了智能床垫产品,将2毫米厚的DARMA传感器置于床垫下,就可以实时监测人体的呼吸、心率等生命体征,提供高精度睡眠分析和离床报警。同时建立个人健康数据库,并结合大数据管理进行疾病预警。

从以上的介绍可以看出,传感器测量作为数据获得的重要手段,是工业生产、生物医疗乃至家庭生活所必不可少的器件。小感知,大未来。就拿光纤传感器来说,它优异的性能也将助力人类更好、更准确地去探索和获取各种信息。


下一期,我们来讲讲光纤传感器。

光纤传感器到底是什么?

技术原理是如何的?

有什么特点?

一般应用在什么领域?

……

敬请期待!

编辑于 2017-06-13