之前栗子君為大家簡(jiǎn)介了傳感器，有同學(xué)來(lái)信說(shuō)非常感興趣，希望能做更多了解。好，本期咱們就來(lái)——

在智能化浪潮幾乎席卷一切領(lǐng)域的今天，傳感器應(yīng)用之廣超出了大多數(shù)人的想象。許多我們司空見(jiàn)慣的設(shè)備、習(xí)以為常的功能，如果沒(méi)了傳感器，根本無(wú)法使用。

看看下面幾例，是不是你曾用過(guò)但卻從未意識(shí)到它是傳感器？

◎觸摸屏 手機(jī)、平板電腦等智能設(shè)備不可缺少的觸摸屏，本質(zhì)上就是一種傳感器，它由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成。觸摸檢測(cè)部件安裝在屏幕前面，用于檢測(cè)用戶觸摸的位置，并將信息傳給觸摸屏控制器;觸摸屏控制器則負(fù)責(zé)將信息轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)傳送給CPU，同時(shí)接收和執(zhí)行CPU發(fā)來(lái)的命令。

觸摸屏有紅外線式、電阻式、電容式和表面聲波式等類型。

紅外線式觸摸屏四周布有一一對(duì)應(yīng)的紅外線發(fā)射管和接收管，形成橫豎交叉的矩陣。手指觸摸屏幕時(shí)，橫豎兩條紅外線被擋住，就得到觸點(diǎn)的縱橫坐標(biāo)。

電阻式觸摸屏利用壓感進(jìn)行工作，其表層一般是塑膠，底層是玻璃。手指按壓表層，使其與底層接觸，接觸點(diǎn)的電阻發(fā)生變化，從而發(fā)出電信號(hào)。

電容式觸摸屏利用的是人體的電流感應(yīng)。屏幕玻璃表面貼有一層特殊的透明導(dǎo)電物質(zhì)，手指觸碰時(shí)會(huì)改變觸點(diǎn)的電容，從而探測(cè)出所觸摸的位置。

表面聲波式觸摸屏角上裝有發(fā)射器，發(fā)射高能聲波覆蓋整個(gè)屏幕。當(dāng)手指觸屏?xí)r，觸點(diǎn)上的聲波被阻止，由此來(lái)確定坐標(biāo)。

◎接近傳感器 這個(gè)名詞乍聽(tīng)很陌生，但說(shuō)到它的用途你一定恍然大悟——用智能手機(jī)接聽(tīng)電話時(shí)，若太靠近臉，屏幕會(huì)自動(dòng)熄滅，遠(yuǎn)離后又自動(dòng)亮起，這個(gè)防止臉頰、耳朵等誤觸手機(jī)屏幕發(fā)生誤操作的“防觸碰模式”，用到的就是接近傳感器。

最常見(jiàn)的接近傳感器采用光電式設(shè)計(jì)，即它會(huì)發(fā)射紅外光脈沖，若聽(tīng)筒周圍沒(méi)有遮擋物，傳感器就不會(huì)收到反射信號(hào);而一旦有物體遮擋，脈沖信號(hào)就會(huì)被反射回來(lái)被傳感器捕獲。它還可以通過(guò)測(cè)算信號(hào)反射回來(lái)的時(shí)間，計(jì)算出距離的具體數(shù)值。

◎加速度傳感器 同樣是大家“不知其名”但實(shí)際上非常熟悉的傳感器——手機(jī)屏幕自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的重力感應(yīng)功能、“拍照狂人”最愛(ài)的防手抖功能、跟小伙伴PK行走步數(shù)的計(jì)步功能等，都要靠它來(lái)實(shí)現(xiàn)。

加速度傳感器通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等組成，根據(jù)敏感元件的不同又可分為電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式等，但基本原理都是通過(guò)測(cè)量質(zhì)量塊的受力情況，再利用牛頓第二定律計(jì)算出加速度值。

拓展鏈接

接近傳感器和加速度傳感器非常有用，以上功能不過(guò)是“雕蟲小技”。愛(ài)動(dòng)腦的你不妨找一找，它們?cè)谏钪羞€有哪些應(yīng)用;再想一想，你能用它們實(shí)現(xiàn)什么好玩的功能。

◎光學(xué)心率傳感器 幾乎是每款智能手表、運(yùn)動(dòng)手環(huán)的標(biāo)配，用于監(jiān)測(cè)人體健康的重要指標(biāo)——心率。

心臟跳動(dòng)時(shí)形成的壓力波會(huì)沿著血管傳遞，光學(xué)心率傳感器通過(guò)監(jiān)測(cè)這個(gè)波，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)心率的監(jiān)測(cè)。具體方法是：使用LED發(fā)射光線照射手腕，光線透過(guò)皮膚組織后反射回來(lái)，根據(jù)反射信號(hào)的不同數(shù)值，傳感器即可識(shí)別出壓力波并進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得知心率。

這一方法也可用來(lái)監(jiān)測(cè)人體的血氧飽和度，因?yàn)楹趿坎煌难侯伾煌?，?duì)光線的反射率自然也就不同。

◎生物電阻抗傳感器 是一種更先進(jìn)、準(zhǔn)確性更高的綜合性生物傳感器，可通過(guò)肌體自身阻抗來(lái)監(jiān)測(cè)血液流動(dòng)，并轉(zhuǎn)化為具體的心率、呼吸率及皮電反應(yīng)指數(shù)。因?yàn)槿梭w各組織、器官之間存在較大的阻抗差異，即使同一組織、器官，在不同生理狀態(tài)下、在健康和病變時(shí)，電阻抗也大不相同。

看過(guò)了這么多傳感器，想必大家對(duì)這個(gè)神通廣大的小玩意有了更清晰的概念。當(dāng)然，百聞不如一“用”，什么都比不上親手用它創(chuàng)作幾款智能設(shè)備來(lái)得過(guò)癮。那么，面對(duì)眾多的傳感器產(chǎn)品該如何挑選呢？應(yīng)該考慮哪些因素？

首先，根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器類型。

即使是測(cè)量同一種量，也會(huì)有多種原理、多種方法，因而就有多種設(shè)計(jì)類型的傳感器。每種類型自然各有優(yōu)缺點(diǎn)。

比如上文說(shuō)的幾種觸摸屏：紅外線式觸摸屏不受電流、電壓和靜電影響，響應(yīng)速度快，可用于各種檔次的計(jì)算機(jī)，但缺點(diǎn)是分辨率低;電阻式觸摸屏不怕灰塵和溫度、濕度變化，但外層屏幕容易被刮花，且一般只支持單點(diǎn)觸控，不能多點(diǎn)觸控;電容式觸摸屏不怕塵埃、水和污垢，耐刮擦，對(duì)輕微和快速觸摸感應(yīng)良好，但易受溫度、濕度變化和電場(chǎng)干擾，分辨率也低;表面聲波式觸摸屏不怕溫度、濕度變化和刮擦，分辨率高，但塵埃、水和污垢卻會(huì)嚴(yán)重影響其性能。

不同的工作原理和設(shè)計(jì)，還會(huì)影響傳感器的量程范圍、體積大小、測(cè)量方式（接觸式或非接觸式）、信號(hào)傳輸方式（有線或無(wú)線）等?？傊鶕?jù)具體使用場(chǎng)合來(lái)選擇傳感器。

其次，考慮具體的性能指標(biāo)，如靈敏度、精度、頻率響應(yīng)特性、線性范圍、穩(wěn)定性等。

◇靈敏度 一般來(lái)說(shuō)，靈敏度是越高越好;但靈敏度高，傳感器就易受干擾，測(cè)量范圍窄，穩(wěn)定性也往往更差。

而且，靈敏度是有方向性的。如果被測(cè)的量是單向量，且方向性要求高，那其他方向上靈敏度就要低;如果被測(cè)的量是多維向量，則交叉靈敏度越低越好。

◇精度 精度越高越好嗎？未必。因?yàn)榫雀叩膫鞲衅鲀r(jià)格也高。故從經(jīng)濟(jì)上考慮，精度只要能滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的要求即可。

◇頻率響應(yīng)特性 傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，頻率響應(yīng)越高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就越寬。在允許的頻率范圍內(nèi)應(yīng)做到不失真，但實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有一定的延遲，自然，延遲時(shí)間應(yīng)越短越好。

◇線性范圍 指信號(hào)輸出與輸入成正比的范圍。我們知道，正比例函數(shù)是一條直線。理論上，傳感器測(cè)量目標(biāo)物體所獲得的數(shù)值和它輸出的數(shù)值應(yīng)該成正比。但實(shí)際上任何儀器都有誤差，故任何傳感器都做不到絕對(duì)的線性，只能在一定范圍內(nèi)保證輸出與輸入的信號(hào)是正比例函數(shù)關(guān)系，在這個(gè)范圍內(nèi)靈敏度才能保持定值。

傳感器的線性范圍越寬，意味著其量程越大，且能保證一定的測(cè)量精度。

◇穩(wěn)定性 指?jìng)鞲衅魇褂靡欢螘r(shí)間后，其性能保持不變的能力。

影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素，除了其自身的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)，主要就是工作環(huán)境。因此，在一些特殊的環(huán)境里，需要選用特殊的傳感器或添加保護(hù)措施，如以下幾類環(huán)境：

·高溫 會(huì)使傳感器涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開(kāi)化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等。

高溫環(huán)境下需選用耐高溫傳感器，并外加隔熱、水冷或氣冷等裝置。

·粉塵、潮濕 會(huì)造成傳感器短路。

這類環(huán)境下應(yīng)選用密閉性高的傳感器。從密封效果來(lái)看，焊接、抽真空充氮密封兩種方式最佳，橡膠墊機(jī)械緊固密封其次，充填或涂覆密封膠方式最差。

·高腐蝕 潮濕、酸性等高腐蝕環(huán)境會(huì)使傳感器彈性體受損或發(fā)生短路。

這種環(huán)境下應(yīng)選用外表面有噴塑或不銹鋼罩、抗腐蝕性和密閉性好的傳感器。

·電磁 會(huì)造成輸出信號(hào)紊亂。

要用電磁屏蔽材料或裝置來(lái)進(jìn)行保護(hù)。

·易燃易爆

在這種環(huán)境中必須選用防爆傳感器。防爆傳感器的密封外罩不僅要密閉性良好，還要有一定防爆強(qiáng)度;其電纜線引出頭也要有足夠的防水、防潮、防爆性能。

最后，如果市面上的傳感器無(wú)法滿足你的需求，你還可以自行設(shè)計(jì)制造——畢竟，你是一名“創(chuàng)客”嘛！