哪一些传感器大大推动了物(wù)联网的发展？

2019-12-03

　　在万物(wù)互联的时代，传感器是其中最关键的组件之一。按照一般的划分(fēn)，物(wù)联网在结构上分(fēn)為(wèi)感知层、网络层和应用(yòng)层三个部分(fēn)。其中感知层作為(wèi)网络层传输的数据源头、应用(yòng)层计算的数据基础，更是起到了至关重要的作用(yòng)。而构成感知层的重要组件就是各种各样的传感器。

　　按照不同的划分(fēn)方式，传感器可(kě)以被分(fēn)為(wèi)不同的类别。例如按照被测的非電(diàn)物(wù)理(lǐ)量划分(fēn)，可(kě)以分(fēn)為(wèi)压力传感器和温度传感器等。

　　按照将非電(diàn)物(wù)理(lǐ)量转换為(wèi)電(diàn)物(wù)理(lǐ)量时的工作方式划分(fēn)，可(kě)以分(fēn)為(wèi)能(néng)量转换型(工作时不需要额外的能(néng)量接入)和能(néng)量控制型(工作时需要额外的能(néng)量接入)等。此外还可(kě)以按照制造工艺，分(fēn)為(wèi)陶瓷传感器和集成传感器等。

　　我们从各种不同的被测非電(diàn)物(wù)理(lǐ)量入手，盘点那些在物(wù)联网领域常见的传感器。

　　距离传感器

　　距离传感器根据测距时发出的脉冲信号不同，可(kě)以分(fēn)為(wèi)光學(xué)和超声波两种。二者的原理(lǐ)类似，都是通过向被测物(wù)體(tǐ)发送脉冲信号，接收反射，然后根据时差、角度差和脉冲速度计算出被测物(wù)體(tǐ)的距离。

　　距离传感器被普遍应用(yòng)于手机和各种智能(néng)灯具中，产品可(kě)以根据用(yòng)户在使用(yòng)过程中的不同距离产生不同的变化。

　　光传感器

　　光传感器的工作原理(lǐ)就是利用(yòng)光電(diàn)效应，通过光敏材料将环境光線(xiàn)的强弱转换為(wèi)電(diàn)量信号。根据不同材质的光敏材料，光传感器又(yòu)会有(yǒu)各种不同的划分(fēn)和敏感度。

　　光传感器主要应用(yòng)在電(diàn)子产品的环境光强监测上。数据显示在一般的電(diàn)子产品中，显示器的電(diàn)量消耗高达总電(diàn)量消耗的3成以上，因此随着环境光强的变化改变显示屏的亮度就成了最关键的节能(néng)手段。另外也能(néng)智能(néng)的让显示效果更加柔和舒适。

　　温度传感器

　　温度传感器从使用(yòng)的角度大致可(kě)以分(fēn)為(wèi)接触式和非接触式两类，前者是让温度传感器直接与待测物(wù)體(tǐ)接触，来通过温敏元件感知被测物(wù)體(tǐ)温度的变化，而后者是使温度传感器与待测物(wù)體(tǐ)保持一定的距离，检测从待测物(wù)體(tǐ)放射出的红外線(xiàn)强弱，从而计算出温度的高低。

　　温度传感器的主要应用(yòng)在智能(néng)保温和环境温度检测等和温度紧密相关的领域。

　　烟雾传感器

　　烟雾传感器根据探测原理(lǐ)的不同，常用(yòng)的有(yǒu)化學(xué)探测和光學(xué)探测两种。

　　前者利用(yòng)了放射性镅241元素，在電(diàn)离状态下产生的正、负离子在電(diàn)场作用(yòng)下定向运动产生稳定的電(diàn)压和電(diàn)流。一旦有(yǒu)烟雾进入传感器，影响了正、负离子的正常运动，使電(diàn)压和電(diàn)流产生了相应变化，通过计算就能(néng)判断烟雾的强弱。

　　后者通过光敏材料，正常情况下光線(xiàn)能(néng)完全照射在光敏材料上，产生稳定的電(diàn)压和電(diàn)流。而一旦有(yǒu)烟雾进入传感器，则会影响光線(xiàn)的正常照射，从而产生波动的電(diàn)压和電(diàn)流，通过计算也能(néng)判断出烟雾的强弱。

　　烟雾传感器主要应用(yòng)在火情报警和安全探测等领域。

　　心律传感器

　　常用(yòng)的心律传感器主要利用(yòng)特定波長(cháng)的红外線(xiàn)对血液变化的敏感性原理(lǐ)。由于心脏的周期性跳动，引起被测血管中的血液在流速和容积上的规律性变化，经过信号的降噪和放大处理(lǐ)，计算出当前的心跳次数。

　　值得一提的是，根据不同人的肤色深浅不同，同一款心律传感器发出的红外線(xiàn)穿透皮肤和经皮肤反射的强弱也不同，这造成了测量结果方面一定的误差。

　　通常情况下一个人的肤色越深，则红外線(xiàn)就越难从血管反射回来，从而对测量误差的影响就越大。

　　目前心律传感器主要应用(yòng)在各种可(kě)穿戴设备和智能(néng)医疗器械上。

　　角速度传感器

　　角速度传感器有(yǒu)时也称陀螺仪，它基于角动量守恒的原理(lǐ)设计。一般的角速度传感器由一个位于轴心且可(kě)旋转的转子构成，通过转子的旋转和角动量的改变反应物(wù)體(tǐ)的运动方向和相对位置信息。

　　单轴的角速度传感器只能(néng)测量单一方向的改变，因此一般的系统要测量 X、Y、Z 轴三个方向的改变，就需要三个单轴的角速度传感器。目前通用(yòng)的一个 3 轴角速度传感器就能(néng)替代三个单轴的，而且还有(yǒu)體(tǐ)积小(xiǎo)、重量轻、结构简单、可(kě)靠性好等诸多(duō)优点，因此各种形态的 3 轴角速度传感器是目前主要的发展趋势。

　　最常见的角速度传感器使用(yòng)场景就是手机，如极品飞車(chē)等著名手游主要就是通过角速度传感器的作用(yòng)产生汽車(chē)左右摇摆的交互模式。除了手机，角速度传感器目前还被普遍应用(yòng)在导航定位以及 AR/VR 等领域。

　　除了上述提到的传感器，物(wù)联网中常见的还有(yǒu)气压传感器、加速度传感器、湿度传感器、指纹传感器以及指纹传感器等。它们的工作原理(lǐ)虽然各有(yǒu)不同，但最基本的原理(lǐ)都是上述提到的，即通过光、声、材料以及化學(xué)原理(lǐ)将待测量转化為(wèi)電(diàn)學(xué)量，只不过大多(duō)都根据特定的领域在一般原理(lǐ)的基础上做了特定的升级和扩展。

　　自从工业时代被发明以来，传感器就在生产控制和探测计量等领域发挥着至关重要的作用(yòng)。正如人的眼睛和耳朵一样，作為(wèi)物(wù)联网中一个从外界接收信息的载體(tǐ)，重要的感知层前端，传感器未来将随着物(wù)联网的普及迎来一个高速的发展期。