传感器在我们的生活中到处都是。它们游的在自动门、收银机、医生办公室和医院里。它们用于体内和体外。
传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器检测物质世界的各个方面,物质、能量、力量与人或动物的感官相似。但传感器并没有将信息转化为神经脉冲,而是将其转化为电信号。这些信号可以在计算机上存储、处理或显示在屏幕上。它们可以是恒定或随时间变化的电流或电压。
传感器可以回答许多重要的问题,例如汽车轮胎充气情况如何,飞机机翼是否结冰,空气中是否有一氧化碳,血液中有多少氧气。
作为一名电气工程师,我一直使用传感器来监测生物和环境指标,如葡萄糖、心率和功能、温度和pH值。
在过去的几十年里,传感器已经从相对大型、笨重的仪器发展到体积小、价格便宜、易于携带、内置于手机等设备中、分散在环境中或放置在人身上或体内的设备。
传感器如何工作
被感觉到的“东西”可以是你能想到的物理环境中的任何东西。它可以是光、温度、湿度、辐射、过氧化氢或铅等化学物质、葡萄糖或DNA等生化物质,也可以是无线电波。
光传感器使用一种称为光电二极管的装置将光转换成电流。某些材料和分子与其他物质或粒子相互作用时会发光。例如,不可见辐射被称为闪烁体的材料吸收,产生可见光,然后由光传感器检测到。这就是X射线在当今医学成像中的应用。
化学反应可以产生电流,电流可以用来制作一个传感器来检测一个或多个参与反应的化学物质。材料形状或振动的变化也会产生电流或电压,可用来感应压力或加速度。
什么是好的传感器
例如,当测量一种强度的光与另一种强度的光时,一个好的传感器必须能够分辨出电压的差异。一个好的传感器还需要确保振动、温度变化和极端情况以及其他环境因素不会影响其输出。
传感器输出的增加量必须与被感测物浓度的增加量相同。例如,如果我把葡萄糖浓度加倍,我的传感器输出总是加倍吗?最后,对于相同的输入,传感器输出必须反复给出相同的值,并且具有快速的响应时间。
成本也是一个问题,因为如果一个传感器是昂贵的,只有少数人或公司可以使用它。如果一个传感器是低成本的,那么它可以提供给每个人。
因此,传感器是能够检测物理环境的一个方面并将其转化为有用信息的任何东西。这些信息可以帮助你的日常生活更轻松,或者解决一些当今最紧迫的健康问题。