從電子警犬說起

菖蒲

丁零零……報(bào)警電話響了。某公司被盜，公安人員火速感到了現(xiàn)場，保險柜中數(shù)十萬人民幣不翼而飛。偵查員小王機(jī)警的眼光掃視四周：這是什么？原來，保險柜旁有兩根頭發(fā)！多年的辦案經(jīng)驗(yàn)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(fā)放到盒窗上，儀器立即記下了犯罪的氣味。他打開跟蹤開關(guān)，按指示追擊，在某小區(qū)的三號樓下，儀器發(fā)出“吱吱”的響聲，公安人員立即包抄，盜竊嫌疑人員落網(wǎng)。

這是“電子警犬”現(xiàn)場偵破的一幕。它能測出和區(qū)別千萬分之一濃度的氣味分子，已經(jīng)接近警犬鼻子的嗅覺水平，是應(yīng)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(xiàn)在已廣泛應(yīng)用在礦井、化工廠的有毒氣體的報(bào)警上，成了環(huán)境安全的“監(jiān)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(shù)人員模擬生物的感覺器官，用各種有特殊功能的金屬、半導(dǎo)體、磁體和電解質(zhì)等材料制成的微型分析儀器。從家用電器到機(jī)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(shù)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(jī)場，它可以幫助導(dǎo)航人員跟蹤飛機(jī);放在公路旁，可以監(jiān)視各種車輛。當(dāng)飛機(jī)即將相撞、汽車違章超速時，它也能及時報(bào)警。隨著材料和技術(shù)的進(jìn)步，王貝在的電子蛙眼已經(jīng)很小巧，性能也更好了。

中央電視臺播放的《天氣預(yù)報(bào)》，用的是風(fēng)云4號氣象衛(wèi)星探測的氣象資料。衛(wèi)星怎么能知道大氣中溫度、云層和水汽的變化呢？原來，科學(xué)家在衛(wèi)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(zhì)不同，輻射出的紅外線強(qiáng)度不同，傳感器把這些資料記下來，用電信號送回氣象臺，經(jīng)過分析處理，就能做出準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)。

還有我們手機(jī)中的攝像機(jī)，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(qiáng)度的光，會產(chǎn)生不同的電荷，再將其轉(zhuǎn)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(xué)家根據(jù)生物識別準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，又設(shè)計(jì)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(jié)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(zhǔn)確性。比如，有科學(xué)家把酶固定在高分子薄膜上，同特殊設(shè)計(jì)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(nèi)就能報(bào)出血液中葡萄糖的含量，準(zhǔn)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(zhì)做元件，能十分準(zhǔn)確快速地把要檢測的物質(zhì)識別出來，在臨床醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、藥物毒性檢查、化工生產(chǎn)等方面有廣泛的用途。

當(dāng)然，生物傳感器雖然性能優(yōu)越，但也有很多技術(shù)難題還沒有解決。比如生物活性物質(zhì)大都由蛋白質(zhì)構(gòu)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(jìn)行檢測，并將其結(jié)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(zhǔn)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(jīng)應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測等極其廣泛的領(lǐng)域。相信在不久的將來，傳感器技術(shù)將出現(xiàn)更大的飛躍。