蔣雙燕

（蘇州高等職業(yè)技術(shù)學校，江蘇蘇州，221500）

1 傳感器的基本定義及工作原理

傳感器即是能夠把化學量或物理量轉(zhuǎn)化成更加便于利用和觀察電信號的電學器件的總稱。傳感器結(jié)構(gòu)的基本原理是在某段特殊彈性軸上貼上一種專門由側(cè)扭應片構(gòu)成的變橋，這就組成了最基本簡易的扭矩傳感器，彈性軸上需要固定初級線圈組成的環(huán)形信號變壓器，同時在軸上再印刷一個電路板，其中由多種電路，放大電路和穩(wěn)壓電路等；能源的環(huán)變形設(shè)備次級線圈。電子傳感設(shè)備的外部：信號的環(huán)變壓設(shè)備線圈，環(huán)能源環(huán)的變壓設(shè)備初級線圈，信號處理線路。電子傳感器設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電子傳感器設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2 傳感器基本構(gòu)成及其類型

2.1 傳感器的基本構(gòu)成

實際應用中，傳感器主要由軟件元件、敏感元件、輔助電源以及變換線路等部分組成。各組成部分有著不同的作用，卻又息息相關(guān)，通過協(xié)調(diào)合作傳感流程。敏感元件用于接受各種外界信息，然后將其轉(zhuǎn)換為電信號向轉(zhuǎn)換元件傳輸，經(jīng)轉(zhuǎn)換元件放大、整理，輔助電源則提供變化電路和轉(zhuǎn)換元件所需的電能，進而傳感器的一個工作流程完成。傳感器的主要作用是外界信息的獲取、轉(zhuǎn)換與輸出。獲得的信息經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號，然后再由控制器處理，經(jīng)執(zhí)行器輸出。其工作流程如圖2所示。

圖2 流程圖

2.2 常見電子傳感儀器類型

2.2.1 光電傳感儀器

光電管或者光敏電阻是組成光電傳感儀器的部件。在自動化的設(shè)備中光電管的應用比較廣泛。比如自動化控制的路燈就是其中的一種。例如街燈光電管的控制應用，模擬電路中，光電管A,電磁繼電設(shè)備B，照明電源C，路燈D。關(guān)閉開關(guān)，白天在日光照射下，逸出電子，電子逸出后通過加速至陽極，接通電路，銜鐵被強電流吸下，電路斷開，燈泡熄滅。夜間，沒有電子逸出現(xiàn)象，斷開電路，在彈簧拉力作用下銜鐵上拉，接通電路，從而實現(xiàn)白天路燈熄滅，晚上路燈亮的目的。

2.2.2 力電傳感儀器

力電傳感設(shè)備的功能實現(xiàn)主要是將加速度、速度、位移等力學信號通過敏感元件、變組設(shè)備轉(zhuǎn)換成電學信號。其中，包括角速度計、加速度計、位移傳感儀器、聲電傳感儀器、電磁脈沖式傳感儀器等。例如，M物體沿著軌道做平行移動，在其帶動下電阻器滑竿發(fā)生位移，位移大小由電壓表以數(shù)據(jù)的形式反映出來。其工作原理如圖3所示。

圖3 工作原理圖

2.2.3 電容傳感儀器

電容傳感儀器工作原理為電容與電極板距離成反比關(guān)系，與正對面積和介電常數(shù)為正比例關(guān)系，主要用于測量小麥、砂石等大容器填料。例如，電容傳感設(shè)備應用到液面高度測量。將絕緣物質(zhì)涂抹在金屬芯外部，然后放置在導電液體內(nèi)，從而構(gòu)成電容器。

2.2.4 電熱傳感儀器

熱敏電阻是電熱傳感儀器的重要部件，其工作原理是隨著溫度的改變熱敏電阻阻值發(fā)生變化。日常家用電器溫控系統(tǒng)勻應用到電熱傳感儀器，比如空調(diào)、熱水器、電飯煲等溫控系統(tǒng)。例如，電飯煲溫控系統(tǒng)。保溫指示燈為黃燈，加熱指示燈為紅燈，R1、R2為限流電阻。限溫開關(guān)S1，通過手動方式將其閉合，自動斷開溫度為100°。溫控開關(guān)S2，在溫度不超過60°時，自動關(guān)閉；溫度超過70°時斷開。

圖4 工作原理圖

3 傳感技術(shù)在日常生活中的應用

3.1 家電領(lǐng)域的應用

隨著人們生活水平的不斷提高，家電中電器傳感技術(shù)的應用越來越廣泛，通過傳感設(shè)備，智能化家電逐漸走入了人們的生活，生活質(zhì)量發(fā)生了巨大變革。溫控傳感設(shè)備在日常生活應用較多，例如，空調(diào)制造中通過溫度傳感設(shè)備，接收、監(jiān)測環(huán)境溫度，然后將溫度自動調(diào)控到所需范圍，為人們營造舒適的生活環(huán)境；另外還有空氣凈化設(shè)備，利用傳感器進行風力的自動調(diào)節(jié)，通過檢測室內(nèi)空氣，自動進行加濕、負離子、除菌、凈化等工作；同時，溫度傳感設(shè)備的應用也比較普遍。在溫度傳感設(shè)備的作用下，電路溫度會根據(jù)使用需求得到相應調(diào)節(jié)，確保電器運行正常；此外，傳感儀器也是空調(diào)系統(tǒng)的重要構(gòu)件，通過傳感設(shè)備實現(xiàn)溫度的自動調(diào)控。洗碗機內(nèi)裝置傳感設(shè)備，可適當調(diào)節(jié)水的溫度，同時達到合理使用水源的目的。日常生活中，電子傳感設(shè)備的應用，不僅為人們帶來了極大便利，同時也使水電資源得到有效節(jié)約，有力促進人類社會能源節(jié)約的健康發(fā)展。家電傳感器控制系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 家電傳感器控制系統(tǒng)圖

3.2 智能汽車領(lǐng)域的應用

當代社會發(fā)展迅速，日常生活中已經(jīng)出現(xiàn)了自動駕駛汽車，此項技術(shù)是傳感器在智能汽車領(lǐng)域應用的典例，雖然該技術(shù)還不夠完善，并不能完全實現(xiàn)自動駕駛，只能在安全路段自動駕駛，并不能在繁華地段的人潮中穿行， 那這也足以體現(xiàn)傳感器在智能汽車領(lǐng)域應用的獨特優(yōu)勢。其中傳感器主要設(shè)置在車身控制系統(tǒng)，發(fā)動機控制系統(tǒng)和底盤控制系統(tǒng)，其主要作用是檢測周圍環(huán)境的距離情況，保證汽車在符合安全距離的條件下發(fā)動，例如在倒車時，汽車尾部的傳感器會自動檢測與障礙物的距離，適時發(fā)出防撞警報。當今人們生活水平逐步提高，對出行的要求也更加嚴格，因此，汽車安全性，舒適性，高效率等條件必不可少，而在此過程中，傳感器即相當于汽車的觸覺和感官，主動采集周圍環(huán)境情況數(shù)據(jù)信息，以便完善汽車車自動化程度。同時，由于汽車的正常運行，氣缸、發(fā)電機、循環(huán)液等均需要適當?shù)臏囟拳h(huán)境，這就離不開溫度傳感設(shè)備對溫度進行精密調(diào)控。其中熱敏、線繞、熱偶等類型的電阻傳感設(shè)備的適當應用，可將車內(nèi)溫度控制在安全范圍內(nèi)。

3.3 智能手機領(lǐng)域的應用

目前，手機成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚耐ㄓ嵐ぞ?，其功能的實現(xiàn)離不開電子傳感設(shè)備。就通話功能而言，在手機前置話筒位置設(shè)置一個具有距離傳感功能的傳感設(shè)備，電話接打時確保通話正常。通話過程中，頭部會接觸到手機屏幕，手機會接收錯誤指令，通話質(zhì)量受到影響。而距離傳感設(shè)備的使用可有效避免該種現(xiàn)象的發(fā)生，當頭部皮膚同手機屏幕發(fā)生接觸時，傳感設(shè)備接收到觸碰信號后，自動熄滅手機屏幕，當傳感設(shè)備接收到頭部離開手機或者通話結(jié)束的信號時，自動控制手機使其屏幕亮起，方便繼續(xù)使用手機；就手機顯示功能而言，手機通過光敏傳感設(shè)備結(jié)合使用環(huán)境光線的強度，對其亮度進行自動調(diào)控，確保手機的使用不受光線轉(zhuǎn)變的影響。此外，光敏傳感設(shè)備在手機拍照上也發(fā)揮了應有的功能，通過傳感設(shè)備檢測外界光線，調(diào)控至最佳成像的亮度，取得清晰的成像效果；重力傳感設(shè)備的功能在手機旋轉(zhuǎn)過程中，實現(xiàn)圖像顯示橫豎屏的自動轉(zhuǎn)換。同時該種傳感設(shè)備還在手機的一些其他功能上發(fā)揮著重要作用，例如，類似搖一搖等娛樂小程序或者小游戲等等。在傳感設(shè)備的作用下，大大豐富了手機的使用功能，為人們的生活增添了更多的便利和趣味。

3.4 醫(yī)學和人體健康監(jiān)測方面的應用

隨著生活水平日益提高，人類對個人身體健康也更加重視，在全民養(yǎng)生健身的大背景下，智能手環(huán)等電子運動產(chǎn)品也應運而生，其中手環(huán)測心率和體脂的功能便應用到了傳感器技術(shù)，傳感器主要是通過檢測人在運動時手腕脈搏處的汗液多少來檢測實時心率，這種檢測方法方便快捷，因此智能手環(huán)擁有廣大市場。另一種更為精密的傳感器，則運用在醫(yī)學領(lǐng)域，用于檢測生命體征和信息，例如在臨床醫(yī)學檢測，化學檢測，生命體征數(shù)據(jù)的監(jiān)控，神經(jīng)心血管等疾病的防控與治療方面，運用到的都是更加精密嚴謹?shù)膫鞲衅?。當今社會，傳感器技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域的運用已經(jīng)十分廣泛。

3.5 工業(yè)生產(chǎn)和控制領(lǐng)域的應用

工業(yè)生產(chǎn)能力是推動國家發(fā)展的主要動力之一。在我國，相較于南方，北方工業(yè)基地的發(fā)展更為發(fā)達，因此，公益領(lǐng)域傳感器技術(shù)的應用也主要以北方工業(yè)基地為切入點。在工業(yè)生產(chǎn)的實際過程中，若使用人工操作，則很容易產(chǎn)生操作誤差，從而導致不堪設(shè)想的后果，因此在此情況下，若使用傳感器來進行精密的工業(yè)操作，控制機器精準度，則會大幅度減少生產(chǎn)誤差，在工業(yè)生產(chǎn)方面具有獨到的優(yōu)越性。除此之外還有智能安裝系統(tǒng)，數(shù)控機床等工業(yè)領(lǐng)域都運用到傳感器技術(shù)，傳感器在工業(yè)生產(chǎn)方面應用十分廣泛，其大幅度提高了工業(yè)監(jiān)測的準確性和自動化水平。

4 日常生活中傳感器技術(shù)的未來發(fā)展前景

傳感器這一科技產(chǎn)物實用且能夠走進大眾日常生活中，很大程度上改善了人類的生活水平，極具應用價值。雖然如今常感激技術(shù)正在逐步走向成熟和完善，但對于傳感器領(lǐng)域的研究仍需不斷深入。隨著時代的不斷進步，科技水平的不斷提升，傳感器正朝向多功能，高智能，高效率，高精度的方向發(fā)展，其在家庭日常生活中所占有的地位也會愈加重要，如智能家具的應用，建筑材料的感應技術(shù)等，都將大量運用到家庭日常生活中，傳感器技術(shù)的不斷進步使人類生活自動化得以實現(xiàn)，為我們的生活增添色彩。由此觀之，電子傳感器的應用也將具有美好的發(fā)展前景。

5 結(jié)束語

在新時代中國特色社會主義的大背景下，結(jié)合我國基本國情，智能化產(chǎn)品的發(fā)展將會是一種潮流趨勢，人類對智能化產(chǎn)品的需求也會不斷增加。在智能產(chǎn)品引領(lǐng)生活的未來，其背后是傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應用，電子傳感器技術(shù)將會使我們的生活更加便捷。讓我們跟隨傳感器技術(shù)變革的步伐，走向更加美好的智能時代。