傳感器在日常生活中的運(yùn)用之研究

近年來，隨著電子技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器技術(shù)的應(yīng)用范圍也日益擴(kuò)大。當(dāng)前技術(shù)條件支持下，傳感器設(shè)備及其技術(shù)類型呈現(xiàn)出了多元化、多樣化的發(fā)展趨勢(shì)，并在人類日常生活中應(yīng)用廣泛，滲透到了與日常生活息息相關(guān)的各個(gè)方面，促進(jìn)了大眾各種感官與直覺的延伸，幫助人們獲取各個(gè)方面的信息。本文即基于對(duì)傳感器的基本概述，重點(diǎn)研究傳感器在日常生活中的運(yùn)用，望能夠促進(jìn)傳感器技術(shù)以及相關(guān)裝置與日常生活各個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)一步融合，更好的發(fā)揮傳感器的功能優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】傳感器 類型 運(yùn)用

傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及通信技術(shù)共同成為了支撐當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支柱技術(shù)。同時(shí)，作為信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的源頭與起點(diǎn)，傳感器技術(shù)是整個(gè)信息社會(huì)賴以生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)與技術(shù)保障。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，傳感器正逐步向著工藝集成化、多變量復(fù)合化、智能化、以及網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，各種不同類型的傳感器裝置開始越來越多的出現(xiàn)在我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷嬷校o我們的日常使用帶來極大的便利。

1 傳感器概述

目前學(xué)界對(duì)傳感器的基本定義是：傳感器是一類將各種非電學(xué)物理量（包括質(zhì)量信號(hào)、壓力信號(hào)、溫度信號(hào)、濕度信號(hào)、速度信號(hào)、高度信號(hào)、聲音信號(hào)、以及光照信號(hào)等在內(nèi)）利用對(duì)上述各類物理量有高度敏感性的元件（通常有光敏電阻元件、熱敏電阻元件、磁敏元件、味敏元件、力敏元件等），轉(zhuǎn)換為更加方便利用的常規(guī)電信號(hào)（包括電壓信號(hào)、電流信號(hào)以及電阻信號(hào)等在內(nèi)）的特殊元器件。在傳感器裝置的實(shí)際應(yīng)用中，該器件可以通過感知被測(cè)量非電學(xué)物理量指標(biāo)變化或接收輸入物理、化學(xué)變量信息的方式，按照一定規(guī)律與要求轉(zhuǎn)換為的所需的電信號(hào)輸出，滿足對(duì)信息進(jìn)行傳輸、顯示、處理、記錄、存儲(chǔ)以及控制等在內(nèi)的一系列功能要求。作為現(xiàn)代信息技術(shù)領(lǐng)域中非常重要的感知性器官，傳感器實(shí)質(zhì)上是人類感官在電子領(lǐng)域的延伸，對(duì)自動(dòng)檢測(cè)以及自動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)有著非常重要的意義與價(jià)值。

傳感器的主要構(gòu)成要素包括四個(gè)部分，其一是敏感元件，其二是轉(zhuǎn)換元件，其三是變換電路，其四是輔助電源。其中，敏感元件負(fù)責(zé)直接感受被測(cè)量指標(biāo)，并輸出與被測(cè)量有明確關(guān)系的對(duì)應(yīng)物理量信號(hào)；轉(zhuǎn)換元件則將敏感元件所輸出物理量信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換處理后形成電信號(hào)；變換電路負(fù)責(zé)接收轉(zhuǎn)換元件輸出電信號(hào)并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)制處理；輔助電源則面向轉(zhuǎn)換元件以及變換電路提供電能支持。

2 傳感器類型

當(dāng)前，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，市面上常見的傳感器類型眾多，不同類型傳感器裝置的工作原理有所不同，分類標(biāo)準(zhǔn)也存在一定差異。如可以根據(jù)使用用途進(jìn)行分類，包括速度傳感器、加速度傳感器、液位傳感器、位置傳感器、壓力敏傳感器、熱敏傳感器等多種類型；根據(jù)工作原理進(jìn)行分類，包括生物傳感器、振動(dòng)傳感器、磁敏傳感器、真空度傳感器以及氣敏傳感器等多種類型；根據(jù)輸出信號(hào)進(jìn)行分類，包括開關(guān)傳感器、數(shù)字傳感器以及模擬傳感器等多種類型；也可根據(jù)測(cè)量目的進(jìn)行分類，包括物理性傳感器、化學(xué)性傳感器以及生物性傳感器等多種類型。

3 傳感器運(yùn)用

3.1 傳感器在手機(jī)中的運(yùn)用

在日常生活中廣泛使用的手機(jī)中，傳感器設(shè)備及其相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用可以說是非常普遍的。例如，多數(shù)智能手機(jī)均在聽筒位置設(shè)置了距離傳感器裝置，在用戶接聽或者撥打電話的過程中，當(dāng)距離傳感器裝置檢測(cè)到用戶頭部與手機(jī)距離縮小至一定范圍內(nèi)后，手機(jī)屏幕自動(dòng)熄滅，以免用戶在接聽或撥打電話的過程中出現(xiàn)誤操作問題；又比如光線傳感器裝置可設(shè)置于手機(jī)屏幕上方，當(dāng)傳感器檢測(cè)到外部光線強(qiáng)度較大的情況下，手機(jī)屏幕可自動(dòng)增加亮度，以方便用戶瀏覽手機(jī)界面，反之，當(dāng)傳感器檢測(cè)到外部光線強(qiáng)度較小的情況下，手機(jī)屏幕可自動(dòng)降低亮度，在節(jié)約電量的同時(shí)保護(hù)用戶眼睛；又比如，手機(jī)屏幕上方所裝配的攝像系統(tǒng)中也實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器技術(shù)的應(yīng)用，通過應(yīng)用光學(xué)傳感器的方式進(jìn)行圖像捕捉，以獲得具有高度清晰性的成像效果。除此以外，當(dāng)前一些高端智能手機(jī)中還配備有重力傳感器、位移傳感器以及三軸陀螺儀等智能化傳感器裝置，為用戶提供了非常豐富的功能支持。

3.2 傳感器在家用電器中的運(yùn)用

在居民日常生活所使用的各種家用電器中也涉及到了傳感器設(shè)備及其技術(shù)的廣泛應(yīng)用。如家用電飯煲中內(nèi)置有專門的溫度傳感器裝置，在溫度達(dá)到預(yù)設(shè)閾值后自動(dòng)執(zhí)行斷電或跳閘操作，以免因家用電器內(nèi)部元件持續(xù)工作導(dǎo)致溫度升高，進(jìn)而誘發(fā)火災(zāi)事故。家用空調(diào)中系統(tǒng)中同樣應(yīng)用了專門的溫度傳感器以及濕度傳感器裝置，在空調(diào)設(shè)備出廠前給傳感器裝置設(shè)定理想的溫度以及濕度控制區(qū)域，在實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)傳感器檢測(cè)到環(huán)境中實(shí)際溫度、濕度高于或低于設(shè)定溫度、濕度時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)空調(diào)系統(tǒng)加溫/降溫或加濕/干燥功能，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度與濕度的目的。除此以外，家用全自動(dòng)消毒洗碗機(jī)中也應(yīng)用了先進(jìn)的智能電子傳感器裝置，在洗碗機(jī)實(shí)際工作狀態(tài)下，通過溫度傳感器裝置對(duì)水溫進(jìn)行控制，并經(jīng)由水位傳感器對(duì)水量進(jìn)行控制，完成清洗工作后在溫度傳感器裝置的監(jiān)測(cè)下進(jìn)行自動(dòng)烘干處理。

3.3 傳感器在車輛中的運(yùn)用

汽車是滿足大眾出行需求的重要交通工具之一。近年來，我國城鎮(zhèn)居民對(duì)汽車的應(yīng)用日益頻繁，車輛系統(tǒng)中對(duì)傳感器設(shè)備及其技術(shù)的應(yīng)用也更加廣泛。如，目前市面上大部分車輛均設(shè)置有安全氣囊系統(tǒng)，在車輛安全氣囊系統(tǒng)中綜合了對(duì)壓力傳感器、加速度傳感器以及氣體發(fā)生器等相關(guān)設(shè)備的應(yīng)用。一旦汽車在運(yùn)行過程中遭受撞擊，則安全氣囊系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)，系統(tǒng)可通過內(nèi)設(shè)傳感器設(shè)備的方式，將所感受到的加速度、壓力等重要參數(shù)精處理轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并傳輸至汽車機(jī)械控制分區(qū)中，由控制區(qū)針對(duì)車輛所遭受撞擊情況進(jìn)行快速處理與分析，當(dāng)分析結(jié)果達(dá)到預(yù)先設(shè)定閾值時(shí)自動(dòng)觸發(fā)安全氣囊裝置，以起到保護(hù)行車人員人身安全的目的。

除此以外，車用傳感器裝置同樣是車輛電子設(shè)備系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的構(gòu)成部分之一，負(fù)責(zé)信息收集的工作任務(wù)。作為車輛電噴發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)以及自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中關(guān)鍵性的參數(shù)之一，溫度的測(cè)量與控制是非常重要的。車輛內(nèi)部需要通過設(shè)置溫度傳感器裝置的方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)熱狀態(tài)、氣體以及液體溫度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。車輛常用溫度傳感器裝置包括三種類型，分別為熱敏電阻式傳感器、熱偶電阻式傳感器以及線繞電阻式傳感器。其中，熱敏電阻式傳感器優(yōu)勢(shì)是靈敏度高，響應(yīng)速度快，但缺點(diǎn)是適宜溫度偏低，線性條件差；熱偶電阻式傳感器優(yōu)勢(shì)是準(zhǔn)確度快，測(cè)量溫度區(qū)間大，但缺點(diǎn)是單獨(dú)使用性能不佳，需與冷端以及放大器相配合使用；線繞電阻式傳感器的優(yōu)勢(shì)是準(zhǔn)確度高，但缺點(diǎn)是響應(yīng)速度比較緩慢。在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)實(shí)際情況，靈活選用，以最大限度的確保傳感器裝置功能的發(fā)揮。

3.4 傳感器在生產(chǎn)中的運(yùn)用

隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的不斷提升以及現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，各方人員對(duì)生產(chǎn)過程安全性水平的要求不斷提高。產(chǎn)的要求越來越高，對(duì)在生產(chǎn)過程中各種量的檢測(cè)和控制的自動(dòng)化水平也越來越強(qiáng)，傳感器在鋼鐵、造紙、石化、醫(yī)藥、食品等企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用如差壓傳感器在醫(yī)藥方面的應(yīng)用，光纖傳感器在智能復(fù)合材料中和熱加工生產(chǎn)中的應(yīng)用，紅外傳感器在皮帶運(yùn)輸機(jī)安全警示系統(tǒng)中應(yīng)用，電渦流傳感器在印刷品厚度檢測(cè)中的應(yīng)用距離傳感器在判斷車輛運(yùn)動(dòng)速度方面的應(yīng)用等。以紡織印染生產(chǎn)工藝為例，此類生產(chǎn)作業(yè)對(duì)環(huán)境溫度的控制要求較高，為實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確控制，可引入濕度傳感器裝置，依托于傳感器內(nèi)部濕敏元件將空氣中水蒸汽信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后輸出，以支持對(duì)溫度的自動(dòng)控制。此過程中所選用的溫度傳感器裝置不但測(cè)量準(zhǔn)確并且反應(yīng)速度快，因此在工業(yè)生產(chǎn)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，對(duì)提高生產(chǎn)質(zhì)量也起到了積極的作用與效果。

4 結(jié)束語

綜上所述，傳感器技術(shù)以及相關(guān)傳感器相關(guān)裝置在日常生活各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)細(xì)節(jié)中的應(yīng)用均是非常廣泛的。兩者的融合對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及社會(huì)進(jìn)步的推動(dòng)作用同樣非常明顯。人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官，而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器積極與日常生活密切融合。本文上述分析中對(duì)傳感器的基本原理以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)要探索，在此基礎(chǔ)之上詳細(xì)分析了傳感器在手機(jī)、家用電器、車輛以及生產(chǎn)等日常生活相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用要點(diǎn)與價(jià)值，望能夠促進(jìn)傳感器技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與完善，以期其能夠在日常生活中發(fā)揮更為確切的應(yīng)用價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介

尚小晶（1987-），女，吉林省長(zhǎng)春市人。碩士學(xué)位。講師。

作者單位

吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院 吉林省長(zhǎng)春市 130111