人類身邊的“電五官”

薛海鳳

信息時(shí)代的今天，形形色色的傳感器發(fā)揮著巨大作用，各行各業(yè)都離不開(kāi)傳感器。電子計(jì)算機(jī)、生產(chǎn)自動(dòng)化、現(xiàn)代軍事、交通、環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋開(kāi)發(fā)、遙感、宇航等，傳感器應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛。自動(dòng)門、手機(jī)觸摸屏、鼠標(biāo)、煙霧報(bào)警器、數(shù)碼相機(jī)、電子天平、光敏路燈、聲控路燈、話筒、電子溫度計(jì)、自動(dòng)洗衣機(jī)、紅外線報(bào)警器、智能機(jī)器人等都有傳感器。傳感器是種檢測(cè)裝置，它可對(duì)被測(cè)信息進(jìn)行傳感，并將傳感的信息按照一定的規(guī)則轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，來(lái)滿足信息傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制的要求，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器具有微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成。

傳統(tǒng)的僅靠人的感官獲取外界信息的方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)生活的需求，于是傳感器應(yīng)運(yùn)而生，來(lái)幫助人們獲取準(zhǔn)確可靠的信息。傳感器是人類五官的延長(zhǎng)，被稱為電五官。模仿人的感覺(jué)器官獲取信息的“五官”傳感器與人體某個(gè)感官對(duì)應(yīng)著：光敏傳感器對(duì)應(yīng)人的視覺(jué)器官；氣敏傳感器對(duì)應(yīng)人的嗅覺(jué)器官；聲敏傳感器對(duì)應(yīng)人的聽(tīng)覺(jué)器官；化學(xué)傳感器對(duì)應(yīng)人的味覺(jué)器官；壓敏、溫敏、流體傳感器對(duì)應(yīng)人的觸覺(jué)器官。傳感器將非電量（光、聲、溫度、濕度、壓力、香味等）變成電學(xué)量，如電荷量、電壓、電流、電阻、電容、電感等。濕度傳感器在紡織印染生產(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、距離傳感器在判斷車輛運(yùn)動(dòng)速度方面的應(yīng)用等不勝枚舉。

傳感器拓寬了人的感覺(jué)器官的能力，讓人們獲取信息的范圍延伸到更寬、更廣的領(lǐng)域。環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，傳感器對(duì)降雨、大氣污染、水質(zhì)污濁、噪聲、PM2.5、河流水位、土壤濕度等因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并預(yù)測(cè)分析氣象環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，對(duì)環(huán)境進(jìn)行預(yù)警，為環(huán)境治理保護(hù)提供依據(jù)，維護(hù)生態(tài)平衡。工業(yè)控制領(lǐng)域，傳感器可檢測(cè)集成設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，檢測(cè)位移、管道、設(shè)備安全防護(hù)、溫度、液體流量、壓力等，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中的各種參數(shù)，提高生產(chǎn)效率，讓產(chǎn)品達(dá)到更好的質(zhì)量。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度、濕度、光照、水分、土壤等因素，增強(qiáng)對(duì)氣象災(zāi)害的防御能力，減少病蟲(chóng)害、提高產(chǎn)量，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。傳感器讓智能機(jī)器人有了視覺(jué)、觸覺(jué)等，可對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別和檢測(cè)，可從事一般的生產(chǎn)、家務(wù)和事務(wù)，還可從事特殊的作業(yè)。家用電器中，傳感器在電子爐灶、自動(dòng)電飯鍋、吸塵器、空調(diào)器、電熱水器、熱風(fēng)取暖器、風(fēng)干器、電風(fēng)扇、電子驅(qū)蚊器、洗碗機(jī)、電冰箱、彩色電視機(jī)、錄像機(jī)等的應(yīng)用，讓生活更方便、安全、舒適，家用電器正向自動(dòng)化、智能化、綠色化的方向發(fā)展。正在設(shè)計(jì)中的家庭自動(dòng)化，讓各種傳感器代替人監(jiān)視家庭的各種狀態(tài)并加以控制，將進(jìn)一步解放人類，使人們有更多的時(shí)間用于學(xué)習(xí)、休息娛樂(lè)。物聯(lián)網(wǎng)是物與物、人與物之間的信息傳遞與控制，傳感器技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)“萬(wàn)物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)保”的“管、控、營(yíng)”一體化。醫(yī)療醫(yī)學(xué)上，傳感器可對(duì)人體的表面和內(nèi)部溫度、血壓及腔內(nèi)壓力、血液及呼吸流量、腫瘤、脈波及心音、心腦電波等進(jìn)行高難度的診斷，在圖像處理、臨床化學(xué)檢驗(yàn)、生命體征參數(shù)的監(jiān)護(hù)監(jiān)測(cè)、疾病的早期診斷、早期治療、遠(yuǎn)距離診斷及人工器官的研制等方面發(fā)揮作用。呼吸機(jī)、體外診斷、監(jiān)護(hù)儀、麻醉機(jī)、透析儀等眾多醫(yī)療設(shè)施以其可靠性、耐用性、準(zhǔn)確性助力醫(yī)療工作。遙感技術(shù)方面，從遠(yuǎn)離地面的工作平臺(tái)，如高塔、氣球、飛機(jī)、火箭、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)等通過(guò)傳感器，對(duì)地球表面的電磁波輻射信息、低層大氣進(jìn)行光學(xué)和電子探測(cè)，并處理分析，對(duì)地球的資源與環(huán)境進(jìn)行探測(cè)和監(jiān)測(cè)，如探測(cè)礦產(chǎn)資源埋藏在什么地區(qū)、勘探油井等。軍事上，從兩彈、飛機(jī)、艦船、坦克、火炮等裝備系統(tǒng)到后勤保障等，傳感器大幅度提高武器的威力和作戰(zhàn)指揮及戰(zhàn)場(chǎng)管理能力。可見(jiàn)傳感器的應(yīng)用無(wú)處不在，深入到了整個(gè)社會(huì)生活的方方面面。

傳感器技術(shù)與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。當(dāng)下的智能傳感器，在智能手機(jī)、智能家居、智能汽車等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在整個(gè)智慧城市的建設(shè)中有不可磨滅的作用。走進(jìn)千家萬(wàn)戶的汽車，普通汽車裝有十幾個(gè)傳感器，高級(jí)豪華車的傳感器多達(dá)幾百個(gè)，傳感器相當(dāng)于汽車的感官和觸角，準(zhǔn)確地采集汽車工作狀態(tài)信息，提高自動(dòng)化程度。如汽車安全氣囊系統(tǒng)、防盜裝置、防滑控制系統(tǒng)、防抱死裝置、電子變速控制裝置、排氣循環(huán)裝置、電子燃料噴射裝置及汽車“黑匣子”等都得到了實(shí)際應(yīng)用。毫不夸張地說(shuō)，從茫茫太空到浩瀚海洋，再至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。

5號(hào)干電池、導(dǎo)線、磁鐵、干簧管、電池盒、軟管、水泵、接線器、接線端子、杜邦線、三極管、光敏電阻、可調(diào)電阻、發(fā)光二極管、熱敏電阻、蜂鳴器、打火機(jī)、一次性透明塑料杯。

按照說(shuō)明書(shū)及圖示組裝好電路，手罩住光敏電阻，二極管發(fā)光；移開(kāi)手（光亮強(qiáng)），二極管熄滅。

按照說(shuō)明書(shū)及圖示組裝好電路，用打火機(jī)火焰靠近熱敏電阻，二極管發(fā)光同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。

按照說(shuō)明書(shū)及圖示組裝好電路，用磁鐵靠近干簧管，電路接通，水泵開(kāi)始抽水，水由軟管進(jìn)入杯中。磁鐵離開(kāi)干簧管，停止抽水。