隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)將會呈現(xiàn)出指數(shù)級增長趨勢，并逐步成為數(shù)字時代的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源和革命性關(guān)鍵要素，而傳感器作為數(shù)據(jù)采集的唯一功能器件，是信息技術(shù)的基礎(chǔ)核心元器件，其重要性不言而喻。

傳感器的組成

國家標準GB/T7665-2005對傳感器的定義是：“ 能感受被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成 ”。

傳感器組成框圖

其中，敏感元件是指能直接感受或響應被測量的部分，輸出與被測量有確定關(guān)系的物理量信號，如應變式壓力傳感器的彈性膜片就是敏感元件,它將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性膜片的變形。

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，如應變式壓力傳感器中的應變片就是轉(zhuǎn)換元件,它將彈性膜片在壓力作用下的變形轉(zhuǎn)換成應變片電阻值的變化。如果敏感元件直接輸出電信號,則這種敏感元件同時兼為轉(zhuǎn)換元件,如熱電偶將溫度變化直接轉(zhuǎn)換成熱電勢輸出。

由于傳感器輸出信號一般都很微弱，因此傳感器輸出的信號一般需要變換電路進行信號放大調(diào)制，之后才能進行顯示和參與控制；轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。

傳感器的分類

傳感器的種類繁多、原理各異，檢測對象幾乎涉及各種參數(shù)，通常一種傳感器可以檢測多種參數(shù)，一種參數(shù)又可以用多種傳感器測量。所以傳感器的分類方法至今尚無統(tǒng)一規(guī)定，主要按 工作原理 、輸入信息和應用范圍來分類。

(1)按工作原理分類。 按傳感器的工作原理不同，傳感器大體上可分為物理型、化學型及生物型三大類。物理型傳感器是利用某些變換元件的物理性質(zhì)以及某些功能材料的特殊物理性能制成的傳感器，如熱電偶制成的溫度傳感器,就是利用金屬導體材料的溫差電動勢效應和不同金屬導體間的接觸電動勢效應實現(xiàn)對溫度的測量。

化學傳感器是利用敏感材料與物質(zhì)間的電化學反應原理，把無機和有機化學成分、濃度等轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器，如氣體傳感器、濕度傳感器和離子傳感器等。

生物傳感器是利用材料的生物效應構(gòu)成的傳感器，如酶傳感器、微生物傳感器、生理量(血液成分、血壓、心音、血蛋白、激素、筋肉強力等)傳感器、組織傳感器、免疫傳感器等。

(2)按輸入信息分類。 傳感器按輸入量分類有位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、力傳感器、色傳感器、磁傳感器等，以輸入量(被測量)命名。

(3)按應用范圍分類。 根據(jù)傳感器的應用范圍不同，通?？煞譃?a target="_blank">工業(yè)用、農(nóng)用、民用、科研用、醫(yī)用、軍用、環(huán)保用和家電用傳感器等。若按具體使用場合，還可分為汽車用、艦船用、飛機用、宇宙飛船用、防災用傳感器等。

傳感器的應用場景

智能終端

今天的智能終端已經(jīng)離不開傳感器。當今智能手機功能眾多，傳感器功不可沒。在蘋果手機的劉海屏中就藏有八個傳感器，分別是紅外鏡頭、泛光感應器、距離感應器、環(huán)境光感應器、揚聲器、麥克風、攝像頭、點陣投影器。除此之外，智能手機中還有重力傳感器、加速度傳感器、磁傳感器、陀螺儀、指紋傳感器等。

iPhone的手機劉海屏的前置鏡頭結(jié)構(gòu)解析

在智能可穿戴設(shè)備中，傳感器作為核心器件，增強了人類“第六感”功能。在谷歌眼鏡中，為了讓開發(fā)者能夠容易的開發(fā)出一些AR（增強現(xiàn)實技術(shù)）應用可能暫時隱藏了傳感器中的這些API接口。這些傳感器包括MPL陀螺儀、加速計、磁力傳感器、線性加速、光感應器、定位裝置等十多項傳感器。

智能家居

傳感器是智能家居控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制的基礎(chǔ)，隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的傳感器被用到智能家居系統(tǒng)中。如監(jiān)測室內(nèi)環(huán)境的溫濕度傳感器、氣體監(jiān)測傳感器、光照傳感器等；人物交互的紅外傳感器、智能門窗磁、聲音傳感器等；以及其他漏水檢測器、智能開關(guān)等。

自動駕駛

自動駕駛技術(shù)的興起，也進一步推動了MEMS傳感器進入汽車領(lǐng)域。自動駕駛汽車需要大量的傳感器進行感知定位，其中自動駕駛系統(tǒng)中的傳感器主要包括攝像頭、紅外傳感器、毫米波雷達、中短距離毫米波雷達、長距離毫米波雷達、激光雷達、超聲波雷達等。

智慧工業(yè)

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，傳感器應用非常廣泛，工業(yè)生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)都需要傳感器進行監(jiān)測，并把數(shù)據(jù)反饋給控制中心，以便對出現(xiàn)異常節(jié)點進行及時干預，保證工業(yè)生產(chǎn)正常進行。在工業(yè)機器人中，主要應用的傳感器有位置傳感器、接近傳感器、速度傳感器、力覺傳感器、觸覺傳感器、視覺傳感器、氣壓傳感器等。

傳感器未來發(fā)展趨勢

隨著萬物互聯(lián)時代的到來，以及新材料，新技術(shù)的廣泛應用，傳感器將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢。

“智能化” 。傳感器的智能化，主要表現(xiàn)在自主感知、自主決策等方面能力的升級和增強，同時與人之間的交互也會更加流暢。

“微型化” 。傳感器本質(zhì)屬于半導體，遵循摩爾定律，微型化是其發(fā)展的必然趨勢之一。微型化的傳感器一方面能夠降低加工生產(chǎn)成本，另一方面微型傳感器的能耗也能夠得到大幅度的降低。

“柔性化” ?！叭嵝詴r代”已然來臨，成為業(yè)內(nèi)人士的共識。而作為柔性電子設(shè)備的重要組成部分，柔性傳感器是制造“電子皮膚”的基石，正在從基礎(chǔ)研究向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。

“無線無源化” 。電源及電線的存在對于傳感器的應用環(huán)境限制很大。在傳感器集成度越來越高的情況下，無源化可以從根本上解決傳統(tǒng)解決方案的供電問題，無線化可以解決復雜場景中的布線問題。

“多感知融合化” 。多感知融合傳感系統(tǒng)表現(xiàn)出不同傳感器之間協(xié)同工作，性能互補，同時感知不同環(huán)境信息，獲取和傳輸多種數(shù)據(jù)，能夠展現(xiàn)出更高的作用和價值，為用戶提供更豐富的功能。

參考資料：

-《傳感器與傳感器技術(shù)》何道清

-網(wǎng)絡(luò)公開資料收集整理