從電子警犬說起

菖蒲

丁零零……報警電話響了。某公司被盜，公安人員火速感到了現場，保險柜中數十萬人民幣不翼而飛。偵查員小王機警的眼光掃視四周：這是什么？原來，保險柜旁有兩根頭發！多年的辦案經驗告訴他，這是犯罪留下的。小王取出一只方形的氣味分析儀，用鑷子夾住頭發放到盒窗上，儀器立即記下了犯罪的氣味。他打開跟蹤開關，按指示追擊，在某小區的三號樓下，儀器發出“吱吱”的響聲，公安人員立即包抄，盜竊嫌疑人員落網。

這是“電子警犬”現場偵破的一幕。它能測出和區別千萬分之一濃度的氣味分子，已經接近警犬鼻子的嗅覺水平，是應用紫外線吸收原理，模仿狗鼻子功能制成的一種氣體傳感器。這種“電鼻子”現在已廣泛應用在礦井、化工廠的有毒氣體的報警上，成了環境安全的“監督員”。

多彩的傳感器世界

像電子警犬這樣的傳感器還有不少，它們都是工程技術人員模擬生物的感覺器官，用各種有特殊功能的金屬、半導體、磁體和電解質等材料制成的微型分析儀器。從家用電器到機器人，從溫室的恒溫控制到宇宙飛船，都有傳感器在為人類工作。

最早的傳感器要數蛙眼電子模型了，它是由3800個光電管組成的200多千克重的“笨家伙”，但能精確地模仿蛙眼的感覺過程。裝在機場，它可以幫助導航人員跟蹤飛機;放在公路旁，可以監視各種車輛。當飛機即將相撞、汽車違章超速時，它也能及時報警。隨著材料和技術的進步，王貝在的電子蛙眼已經很小巧，性能也更好了。

中央電視臺播放的《天氣預報》，用的是風云4號氣象衛星探測的氣象資料。衛星怎么能知道大氣中溫度、云層和水汽的變化呢？原來，科學家在衛星上裝了由汞、鎘、碲三種元素的化合物制成的紅外線傳感器。云層的厚度和性質不同，輻射出的紅外線強度不同，傳感器把這些資料記下來，用電信號送回氣象臺，經過分析處理，就能做出準確的天氣預報。

還有我們手機中的攝像機，鏡頭中部都裝著影像傳感器，這是一種由感光元件組成的集成電路，晶體二極管接受不同強度的光，會產生不同的電荷，再將其轉換成精確的圖像，拍出來的圖片就跟真的似的了。

異軍突起的生物傳感器

近幾年，科學家根據生物識別準確性高的特點，又設計制造了生物傳感器。這種新型的傳感器把生物分子識別功能和信號變換巧妙地結合在一起，用酶、微生物做元件材料，大大提高了傳感器的速度和準確性。比如，有科學家把酶固定在高分子薄膜上，同特殊設計的電路相連，制成酶傳感器，用來測定化合物中的成分既快又好。其中，測定血液中葡萄糖的酶傳感器，在幾秒鐘內就能報出血液中葡萄糖的含量，準確率接近100%。

生物傳感器模擬了生物的各種特殊功能，、用生物物質做元件，能十分準確快速地把要檢測的物質識別出來，在臨床醫學、環境監測、藥物毒性檢查、化工生產等方面有廣泛的用途。

當然，生物傳感器雖然性能優越，但也有很多技術難題還沒有解決。比如生物活性物質大都由蛋白質構成，在高溫和不適宜的酸堿條件下會失去活性等。這些“瓶頸”還有待突破。

未來的展望

物體是沒有靈性的，人們要想獲取它們的信息，就要借助傳感器。傳感器通過儀器對物體進行檢測，并將其結果變換成為其他信息，讓物體有觸覺、嗅覺和味覺等感官，讓物體變得更加“活”起來。換句話說，傳感器就是人類五官的延長，有人稱之為“電五官”。

信息時代到來，人類要解決的就是如何獲取準確的信息，而傳感器正是獲取這些信息的主要手段。如今，傳感器已經應用到工農業生產、宇宙開發、海洋探測等極其廣泛的領域。相信在不久的將來，傳感器技術將出現更大的飛躍。