導(dǎo) 讀

物聯(lián)網(wǎng)世界是一個感知的世界，主要包括感知層、傳輸層、平臺層和應(yīng)用層。俗話說，好的開始是成功了一半，而感知作為物聯(lián)網(wǎng)的“排頭兵”，其作用自然不必質(zhì)疑，特別是在智能化、物聯(lián)網(wǎng)的今天，傳感器賦予物體“生命”。

在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，我們經(jīng)常將傳感器比作人類的五官，但它并不負責貌美如花，它負責感知，試想沒有五官的我們除了一個“丑”字形容外，生活還能有顏色、聲音嗎?

而今我們身處的這個世界里，什么東西都能“人化”。繼互聯(lián)網(wǎng)之后，物聯(lián)網(wǎng)上演了一出“萬物成精”的好戲，西游記、義妖傳、封神榜中的情景于現(xiàn)在社會就要成真了。

白龍馬被迫下崗，達到L4/L5級別之后的電動小汽車開起來節(jié)能環(huán)保還不吃草，更是能自己隨心所欲的跑;路見不平一聲吼，聲控路燈亮一宿;哪里有壓迫，哪里就有壓力傳感器……

而之所以會有單方面撕毀“建國后不準成精”協(xié)議的舉動出現(xiàn)，很大一部分責任應(yīng)該歸咎于物聯(lián)網(wǎng)，而物聯(lián)網(wǎng)中，傳感器又是其命門，也就是它讓汽車、家居、路燈、甚至手機等等這些新時代下的物件兒一一成精，化身成有鼻子有眼，能聽會說的“妖精”。

近年來，我國傳感器市場持續(xù)快速增長，年均增長速度超過20%，2011年傳感器市場規(guī)模為480億元，到2016年達到1126億元，2017年增長至1300億元，同比增長15.45%。物聯(lián)網(wǎng)作為下一波科技浪潮，萬億連接數(shù)背后意味著傳感器出貨量也將迎來一個爆發(fā)，傳感器的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和效益增長空間可想而知，多么撩人。

屆時，傳感器裝備到各種各樣的物件兒上，滿地跑得可都是比人的感官還要靈敏的“妖精”了!

在傳感器的加持之下，房門、椅子、電燈泡，摩托、汽車、紅綠燈，天上飛的、地上跑的、海里漂，水下游的，各式各樣的東西皆顯神通。為防以后不曉得，咱不妨先認識認識各位“大仙”。

傳感器是個啥子?用它作甚?

首先，傳感器是個啥?傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)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。其特點是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。

說完這些，大家一起懵，到底是個啥?

這么說吧，英國主教喬治·貝克萊說，存在即被感知。如果把主體換成物件兒呢?比方說，人眼看到的東西即是存在的，但閉上眼睛之后，它就是不存在的(在貝克萊看來);但如自動駕駛的汽車呢?它本身是沒有眼睛的，拋去車身上的攝像頭，它依然可以感知外物，那么這就是傳感器的功勞了。(簡直將唯心主義放在地上摩擦)

溫度傳感器

在這些五花八門的傳感器中，有眼、有鼻、有耳、有神經(jīng)……根據(jù)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、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。

傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成：

敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量有確定關(guān)系的物理量信號;轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號轉(zhuǎn)換為電信號;變換電路負責對轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號進行放大調(diào)制;轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。

五官齊全卻不帥的傳感器

這些有鼻子有眼，能嗅會嘗的器件兒，雖然造型各異，可它們的靈敏度可是人的感知所無法達到的(注：分類按照傳感器功能，將其與人五官比擬)：

光敏傳感器——視覺

光敏傳感器是對外界光信號或光輻射有響應(yīng)或轉(zhuǎn)換功能的敏感裝置。主要有：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管、太陽能電池、紅外線傳感器、紫外線傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、CCD和CMOS圖像傳感器等。

光敏傳感器結(jié)構(gòu)

光敏傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域也十分常見，像太陽能路燈、聲光開關(guān)、攝像頭等等，當然，還有我們手機的亮度自動調(diào)節(jié)功能模式以及未來可預(yù)見的自動駕駛汽車。

在其不可思議創(chuàng)造中，還有依靠攝像機來“聽”顏色的。上圖這哥們兒從出生時就患上了色盲癥。想象一下來到世界的第一天，自己看到與別人看到的是不同的環(huán)境?？赡荛L大之后才從別人嘴里得知，原來因為自己色盲，竟被這個花花世界欺騙了十幾年，原來世界不只有黑白，還有赤橙黃綠青藍紫……

不過，好在他并沒有放棄看看世界的念頭，最終排除萬難在頭上裝上了這根類似天線寶寶的天線。這根天線上面安裝了可識別多達360種顏色的數(shù)碼相機，識別出的顏色通過一臺筆記本電腦將聲波傳到后方的晶片，再經(jīng)由骨傳導(dǎo)來聽見眼前的色彩頻率。

看似神奇的物件兒，其實現(xiàn)過程并不算復(fù)雜(以光電傳感器為例)，把它可分為三部分：發(fā)送器、接收器和檢測電路。

發(fā)送器，發(fā)射光束所用，其光源一般來自半導(dǎo)體光源、發(fā)光二極管，也就是通常所說的LED，還有激光二極管和紅外線二極管。

接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。

發(fā)光二極管

發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，光束不間斷地發(fā)射或者改變脈沖寬度。在接收器的前面，還裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它是最終濾出有效信號和應(yīng)用該信號的“出口”。

聲敏傳感器——聽覺

聲敏傳感器是一種用于流量檢測的傳感器，該傳感器接線時可帶電設(shè)定，在高/低靈敏度的量程模式下操作。高靈敏度量程適用于在40db 波動的高頻信號。低靈敏度量程應(yīng)用于在28db到68db波動的高頻信號，基本從低聲絮語到喧囂嘈雜它都可以發(fā)揮作用。

聲敏傳感器一般分為四種：

1.電阻變換型聲敏傳感器

原理：音頻振動——電阻值變化。

按其功能我們將其再次分類為：接觸阻抗性和阻抗變換性。前者是接觸式測量聲波且通過阻值變化來檢測(典型代表為碳粒式送話器)。后者是由電阻絲應(yīng)變片或半導(dǎo)體應(yīng)變片粘貼在膜片上構(gòu)成。聲壓作用于膜片上，膜片變形使應(yīng)變片的阻抗發(fā)生作用，檢測電路再將電壓信號完成，由此達到聲-電轉(zhuǎn)換。

碳粒式送話器

2.壓電聲敏傳感器

原理：壓電效應(yīng)

當聲壓作用于膜片上，膜片振動帶動壓電晶體產(chǎn)生機械振動，壓電晶體在機械應(yīng)力的作用下產(chǎn)生隨聲壓變化而變化的電壓，由此完成聲-電轉(zhuǎn)換。

3.電容式聲敏傳感器

原理：音頻振動——膜片變形——電容量變化

膜片振動下，膜片與固定電極間的距離會發(fā)生變化，以此可以引起電容量的變化。

4.動圈式話筒

動圈式話筒，是利用電磁感應(yīng)原理做成的，利用線圈在磁場中，切割磁感線，將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。

常見的就是我們所使用的話筒

在應(yīng)用領(lǐng)域中，除了用于傳聲器、話筒之外，聲敏傳感器還在軍事方面(停止腦袋里，在CS中聽腳步聲辯人的無恥想法)、醫(yī)療(核磁共振)、安防等領(lǐng)域皆有重大的應(yīng)用。

氣敏傳感器——嗅覺

氣敏傳感器是用來檢測氣體濃度和成分的傳感器，它在環(huán)境保護和安全監(jiān)督方面起著極為重要的作用。氣敏傳感器是暴露在各種成分的氣體中使用的，由于檢測現(xiàn)場溫度、濕度的變化很大， 又存在大量粉塵和油霧等，所以其工作條件較惡劣，而且氣體對傳感元件的材料會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)物，附著在元件表面，往往會使其性能變差。

氣敏電阻的工作原理：半導(dǎo)體材料表面的電導(dǎo)減小使器件處于高阻狀態(tài)，當元件與被測氣體發(fā)生接觸時，與之產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，氧氣中的電子被釋放出來，敏感膜表面的電導(dǎo)增加，元件電阻會隨之減小，以此來檢測反應(yīng)氣體的濃度。

正如上述定義所述，這種傳感器因為具有高度的氣體和成分敏感性，所以它的工作環(huán)境當然也可以預(yù)見。前段時間鬧得沸沸揚揚的自如甲醛案，這家伙正好就派上用場了。

化學(xué)傳感器——味覺

化學(xué)傳感器(Chemical Sensor)是對各種化學(xué)物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號進行檢測的儀器。類比于人的感覺器官，化學(xué)傳感器大體對應(yīng)于人的嗅覺和味覺器官。

按照化學(xué)傳感器的種類及工作原理可分為四類：

電化學(xué)式化學(xué)傳感器

光學(xué)式化學(xué)傳感器

熱學(xué)式化學(xué)傳感器

質(zhì)量式化學(xué)傳感器

盡管它與氣敏傳感器在某些領(lǐng)域做著相同的事情，但其實兩者之間還是有相當大的差別。它以化學(xué)中的反應(yīng)和物理中的現(xiàn)象，甚至還有生物中的理論為基礎(chǔ)，來達到檢測氣體和液體中的化學(xué)成分，并將其轉(zhuǎn)化為可檢知的電流和電壓信號。

壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺

說完眼耳口鼻，就要說到觸覺。觸覺傳感器是在機器人中用于模仿觸覺功能的傳感器。用近年最火熱的仿生機器人來說明，要做到仿生，自然除了樣子相似之外，還要有感覺。暢想一下，在未來醫(yī)療環(huán)境下，因為事故、災(zāi)害及其他原因造成身體上不可彌補的傷害，這時只需要安裝一個仿生肢體，通過觸覺傳感器又可以像正常人一樣生活，豈不是美哉?

傳感世界

物聯(lián)網(wǎng)世界是一個感知的世界，主要包括感知層、傳輸層、平臺層和應(yīng)用層。俗話說，好的開始是成功了一半，而感知作為物聯(lián)網(wǎng)的“排頭兵”，其作用自然不必質(zhì)疑，特別是在智能化、物聯(lián)網(wǎng)的今天，傳感器賦予物體“生命”。智慧城市、智慧醫(yī)療、智慧交通、智慧物流、智慧安防、智慧農(nóng)業(yè)、智慧水利……這些無不需要傳感器來賦能才能得以實現(xiàn)。

物聯(lián)網(wǎng)概念的產(chǎn)生由來已久，但在大連接背后的物理層上，源頭傳感器的部署還有待提升。物聯(lián)網(wǎng)的未來已來，傳感器的爆發(fā)期也將到來。