浅谈传感器及其应用

2017-05-30安建峰

科技风 2017年3期

安建峰

摘要：在人们的日常生产生活中，都必须要通过“五官”来感知和接收外界信息，然后神经系统将这些信息上传给我们的大脑进行处理。传感器则被誉为现代自动控制系统的“电五官”，它承担着自动控制系统对来自外界各种信息采集的重要任务，还能获取大量人类五官无法感知的信息。传感器技术是现代信息产业的三大支柱之一，并已经发展成为一门专门的学科。在当今的信息社会，传感器已经被广泛应用于国防建设、国民经济生产和人们的日常生活中，与人们密切相关。

关键词：传感器；传感器发展趋势；传感器应用

传感器是一种能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。它的输入量是某一被测量，可能是生物量，也可能是物理量和化学量；它的输出量是某种物理量，这种量可以是光、电、气等量。由于电量易于传送、转换，处理等特点，传感器的输出量一般为电量，它包括电压、电阻、电流，电容等形式。

传感器通常由敏感元件、转换元件和信号转换电路组成。敏感元件可以直接感受或响应被测量并输出与被测量成确定关系的某一物理量；转换元件可以将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号；信号转换电路可以将非适合电量转换成适合电量。传感器只完成被测量至电量的基本转换，然后输入到测控电路，进行信号的放大、运算，处理等进一步转换。

传感器是知识密集、技术密集的电子元件，种类繁多，下面将它的一些常用分类方法简单介绍一下。

1）按工作原理的不同。传感器可分为：振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、生物传感器，真空度传感器等。

2）按被测量不同。传感器可分为：力学量传感器、热量传感器、光传感器、放射线传感器、气体传感器、气体成分传感器、液体成分传感器、速度传感器、位置传感器，液面传感器等。

3）按所使用敏感材料的不同。传感器可分为：半导体传感器、光纤传感器、陶瓷传感器，金属传感器等。

4）按感知外界信息。傳感器可分为：物理、化学，生物三大类。基于物理效应如光、电、声、磁，热等进行工作的物理传感器；基于化学反应如化学吸附，离子化学效应进行工作的化学传感器；基于酶、抗体，激素等分子识别功能的生物传感器。

5）按输出信号不同。传感器可分为：模拟传感器，数字传感器。

传感器能将各种非电量转换成电量，从而实现非电量的电测技术，没有传感器就不能实现复杂测量。在自动控制系统中，检测是实现自动控制的首要环节，没有对被控对象的精确检测，就不可能实现精确控制。随着科学技术的不断进步，传感器在国防、工业、农业以及人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用，人们对传感器的要求也越来越高，这就要求人们不断开发新型敏感元件材料，采用新的加工工艺来提高传感器的测量精度、灵敏度。传统传感器功能简单远远不能适应现代社会发展的需求，这就要求传感器技术与大规模集成电路技术相结合，新型传感器具有信息存储、处理功能，还具有自诊断、自检测及通信与控制功能向智能化方向发展。传统的传感器体积大、功耗高，已不满足现代自动控制系统的需求，这就要求传感器向微型化、集成化方向发展。

在当今的信息社会，传感器已经广泛应用于国防建设和国民经济的各个领域。

1）在工业生产上，人们可以用它来测量如温度、液位、流量，压力等各种工艺变量，也可以用来测量设备的电流、电压，速度等。

2）在医学领域，人们可以用它来随时监测病人的生命体征以及对身体各部位进行检测，这为医生提供准确而重要的诊断信息从而挽救无数患者的生命。

3）在环境保护方面，人们可以用它来实时监测大气、水质、土壤的污染状况，为环保部门在环境治理方面提供有效的决策依据，更好的保护人类赖以生存的环境。

4）在航空航天方面，人们可以用它来实时监测飞机、火箭、宇宙飞船飞行中的各项重要参数以及飞行员和航天员的各项生命体征并将监测到的数据传回飞行控制中心从而保证人员的安全和任务的顺利完成。

5）在军事方面，它被广泛应用于精确制导武器、雷达、卫星、预警机、指挥系统等领域为提高军队战斗力，保障国家安全提供了重要保障。

在我们的日常生活中，也能处处感受到传感器给我们带来的巨大便利。比如：

1）我们日常用的空调可以通过内置的温度传感器检测室内温度来控制空调的运行状态，保障人们有一个舒适的室内环境。

2）家用电饭煲的温度传感器当检测到煲内温度达到所需温度时，电饭煲会自动将煮饭模式切换到保温模式，让人们可以吃上香喷喷的米饭。

3）家用空气净化器的传感器当检测到室内空气中所含各种污染物的浓度超标时，会自动净化空气从而保障室内人员的身体健康。

4）当天然气报警器的传感器检测到室内天然气的浓度达到危险值时，会发出警报声并自动开启排风扇将泄漏的天然气浓度降到安全范围内，来保障人们的生命安全。

5）室内的红外防盗系统的传感器当检测到有人入侵时会发出警报声将入侵者吓退，同时也提醒主人采取有效的安全防范措施。