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物聯(lián)網(wǎng)這么火！這六大傳感器竟是背后的功臣

2017-10-30 13:45:35 來(lái)源：工控幫 熱度:
在萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，傳感器是其中最關(guān)鍵的組件之一。按照一般的劃分，物聯(lián)網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三個(gè)部分。其中感知層作為網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)源頭、應(yīng)用層計(jì)算的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，更是起到了至關(guān)重要的作用。而構(gòu)成感知層的重要組件就是各種各樣的傳感器。
 
按照不同的劃分方式，傳感器可以被分為不同的類別。例如按照被測(cè)的非電物理量劃分，可以分為壓力傳感器和溫度傳感器等。
 
按照將非電物理量轉(zhuǎn)換為電物理量時(shí)的工作方式劃分，可以分為能量轉(zhuǎn)換型（工作時(shí)不需要額外的能量接入）和能量控制型（工作時(shí)需要額外的能量接入）等。此外還可以按照制造工藝，分為陶瓷傳感器和集成傳感器等。
 
我們從各種不同的被測(cè)非電物理量入手，盤點(diǎn)那些在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域常見(jiàn)的傳感器。
 
1、距離傳感器
 
 
距離傳感器根據(jù)測(cè)距時(shí)發(fā)出的脈沖信號(hào)不同，可以分為光學(xué)和超聲波兩種。二者的原理類似，都是通過(guò)向被測(cè)物體發(fā)送脈沖信號(hào)，接收反射，然后根據(jù)時(shí)差、角度差和脈沖速度計(jì)算出被測(cè)物體的距離。
 
距離傳感器被廣泛應(yīng)用于手機(jī)和各種智能燈具中，產(chǎn)品可以根據(jù)用戶在使用過(guò)程中的不同距離產(chǎn)生不同的變化。
 
2、光離傳感器
 
 
 
光傳感器的工作原理就是利用光電效應(yīng)，通過(guò)光敏材料將環(huán)境光線的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為電量信號(hào)。根據(jù)不同材質(zhì)的光敏材料，光傳感器又會(huì)有各種不同的劃分和敏感度。
 
光傳感器主要應(yīng)用在電子產(chǎn)品的環(huán)境光強(qiáng)監(jiān)測(cè)上。數(shù)據(jù)顯示在一般的電子產(chǎn)品中，顯示器的電量消耗高達(dá)總電量消耗的3成以上，因此隨著環(huán)境光強(qiáng)的變化改變顯示屏的亮度就成了最關(guān)鍵的節(jié)能手段。另外也能智能的讓顯示效果更加柔和舒適。
 
3、溫度傳感器
 
 
 
溫度傳感器從使用的角度大致可以分為接觸式和非接觸式兩類，前者是讓溫度傳感器直接與待測(cè)物體接觸，來(lái)通過(guò)溫敏元件感知被測(cè)物體溫度的變化，而后者是使溫度傳感器與待測(cè)物體保持一定的距離，檢測(cè)從待測(cè)物體放射出的紅外線強(qiáng)弱，從而計(jì)算出溫度的高低。
 
溫度傳感器的主要應(yīng)用在智能保溫和環(huán)境溫度檢測(cè)等和溫度緊密相關(guān)的領(lǐng)域。
 
4、煙霧傳感器
 
 
煙霧傳感器根據(jù)探測(cè)原理的不同，常用的有化學(xué)探測(cè)和光學(xué)探測(cè)兩種。
 
前者利用了放射性镅241元素，在電離狀態(tài)下產(chǎn)生的正、負(fù)離子在電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓和電流。一旦有煙霧進(jìn)入傳感器，影響了正、負(fù)離子的正常運(yùn)動(dòng)，使電壓和電流產(chǎn)生了相應(yīng)變化，通過(guò)計(jì)算就能判斷煙霧的強(qiáng)弱。
 
后者通過(guò)光敏材料，正常情況下光線能完全照射在光敏材料上，產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓和電流。而一旦有煙霧進(jìn)入傳感器，則會(huì)影響光線的正常照射，從而產(chǎn)生波動(dòng)的電壓和電流，通過(guò)計(jì)算也能判斷出煙霧的強(qiáng)弱。
 
煙霧傳感器主要應(yīng)用在火情報(bào)警和安全探測(cè)等領(lǐng)域。
 
5、心率傳感器
 
 
 
 
常用的心律傳感器主要利用特定波長(zhǎng)的紅外線對(duì)血液變化的敏感性原理。由于心臟的周期性跳動(dòng)，引起被測(cè)血管中的血液在流速和容積上的規(guī)律性變化，經(jīng)過(guò)信號(hào)的降噪和放大處理，計(jì)算出當(dāng)前的心跳次數(shù)。
 
值得一提的是，根據(jù)不同人的膚色深淺不同，同一款心律傳感器發(fā)出的紅外線穿透皮膚和經(jīng)皮膚反射的強(qiáng)弱也不同，這造成了測(cè)量結(jié)果方面一定的誤差。
 
通常情況下一個(gè)人的膚色越深，則紅外線就越難從血管反射回來(lái)，從而對(duì)測(cè)量誤差的影響就越大。
 
目前心律傳感器主要應(yīng)用在各種可穿戴設(shè)備和智能醫(yī)療器械上。
 
 
6、角速度傳感器
 
 
 
 
 
角速度傳感器有時(shí)也稱陀螺儀，它基于角動(dòng)量守恒的原理設(shè)計(jì)。一般的角速度傳感器由一個(gè)位于軸心且可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成，通過(guò)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)和角動(dòng)量的改變反應(yīng)物體的運(yùn)動(dòng)方向和相對(duì)位置信息。
 
單軸的角速度傳感器只能測(cè)量單一方向的改變，因此一般的系統(tǒng)要測(cè)量 X、Y、Z 軸三個(gè)方向的改變，就需要三個(gè)單軸的角速度傳感器。目前通用的一個(gè) 3 軸角速度傳感器就能替代三個(gè)單軸的，而且還有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此各種形態(tài)的 3 軸角速度傳感器是目前主要的發(fā)展趨勢(shì)。
 
最常見(jiàn)的角速度傳感器使用場(chǎng)景就是手機(jī)，如極品飛車等著名手游主要就是通過(guò)角速度傳感器的作用產(chǎn)生汽車左右搖擺的交互模式。除了手機(jī)，角速度傳感器目前還被廣泛應(yīng)用在導(dǎo)航定位以及 AR／VR 等領(lǐng)域。
 
除了上述提到的傳感器，物聯(lián)網(wǎng)中常見(jiàn)的還有氣壓傳感器、加速度傳感器、濕度傳感器、指紋傳感器以及指紋傳感器等。它們的工作原理雖然各有不同，但最基本的原理都是上述提到的，即通過(guò)光、聲、材料以及化學(xué)原理將待測(cè)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，只不過(guò)大多都根據(jù)特定的領(lǐng)域在一般原理的基礎(chǔ)上做了特定的升級(jí)和擴(kuò)展。
 
自從工業(yè)時(shí)代被發(fā)明以來(lái)，傳感器就在生產(chǎn)控制和探測(cè)計(jì)量等領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。正如人的眼睛和耳朵一樣，作為物聯(lián)網(wǎng)中一個(gè)從外界接收信息的載體，重要的感知層前端，傳感器未來(lái)將隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及迎來(lái)一個(gè)高速的發(fā)展期。

責(zé)任編輯：靳玉鳳

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