傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將檢測感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節。
傳感器狹義的定義為:能把外界非電信息轉換成電信號輸出的器件或裝置。傳感器的廣義定義:“凡是利用一定的物質(zhì)(物理、化學(xué)、生物)法則、定理、定律、效應等進(jìn)行能量轉換與信息轉換,并且輸出與輸入嚴格一一對應的器件或裝置均可稱(chēng)為傳感器”。
信息化的21世紀,離開(kāi)不了傳感器,傳感器的應用領(lǐng)域非常的廣泛,電子計算機、生產(chǎn)自動(dòng)化、現代信息、**、交通、化學(xué)、環(huán)保、能源、海洋開(kāi)發(fā)、遙感、宇航等等。下面對一些常用的傳感器做簡(jiǎn)單的介紹。
1.傳感器與環(huán)境保護
目前,地球的大氣污染、水質(zhì)污濁及噪聲已嚴重地破壞了地球的生態(tài)平衡和我們賴(lài)以生存的環(huán)境,這一現狀已引起了世界各國的重視。為保護環(huán)境,利用傳感器制成的各種環(huán)境監測儀器正在發(fā)揮著(zhù)積極的作用。
中國現在的環(huán)境受到了很大的污染,主要是工業(yè)的發(fā)展造成了嚴重的污染。長(cháng)江、黃河等水域都有不同程度的污染;空氣現在的空氣也不新鮮,特別是在有工業(yè)的地方,比如說(shuō)PM2.5等超標;這些都是通過(guò)傳感器檢測出來(lái)的。
2.傳感器在機器人上的應用
目前,在勞動(dòng)強度大或危險作業(yè)的場(chǎng)所,已逐步使用機器人取代人的工作。一些高速度、高精度的工作,由機器人來(lái)承擔也是非常合適的。但這些機器人多數是用來(lái)進(jìn)行加工、組裝、檢驗等工作,屑于生產(chǎn)用的自動(dòng)機械式的單能機器人。在這些機器人身上僅采用了檢測臂的位置和角度的傳感器。
要使機器人和人的功能更為接近,以便從事要求更高的工作,要求機器人能有判斷能力,這就要給機器人安裝物體檢口傳感器,特別是視覺(jué)傳感器和觸覺(jué)傳感器,使機器人通過(guò)視覺(jué)對物體進(jìn)行識別和檢測,通過(guò)觸覺(jué)對物體產(chǎn)生壓覺(jué)、力覺(jué)、滑動(dòng)感覺(jué)和重量感覺(jué)。這類(lèi)機器人被稱(chēng)為智能機器人,它不僅可以從事特殊的作業(yè),而且一般的生產(chǎn)、事務(wù)和家務(wù),全部可由智能機器人去處理,這是現在發(fā)展機器人的主要研究對象之一。
3.傳感器與家用電器
現代家用電器中普遍應用著(zhù)傳感器。傳感器在電子爐灶、自動(dòng)電飯鍋、吸塵器、空調器、電子熱水器、熱風(fēng)取暖器、風(fēng)干器、報警器、電樊斗、電風(fēng)扇、游戲機、電子驅蚊器、洗衣機、洗碗機、照像機、電冰箱、彩色及平板電視機、錄像機、錄音機、收音機、影碟機及家庭影院等方面得到了廣泛的應用。
隨著(zhù)人們生活水平的不斷提高,對提高家用電器產(chǎn)品的功能及自動(dòng)化程度的要求很強烈。為滿(mǎn)足這些要求,首先要使用能檢測模擬量的高精度傳感器,以獲取正確的控制信息,再由微型計算機進(jìn)行控制,使用家用電器更加方便、**、可靠,并減少能源消耗,為更多的家庭創(chuàng )造一個(gè)舒服的生活環(huán)境。
目前,家庭自動(dòng)化的藍圖正在設計之中,未來(lái)的家庭將由中控制裝置的微型計算機,通過(guò)各種傳感器代替人監視家庭的各種狀態(tài),并通過(guò)控制設備進(jìn)行著(zhù)各種控制。家庭自動(dòng)化的主要內容包括:**監視與報警、空調及照明控制、耗能控制、太陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤、家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化及人身健康管理等。家庭自動(dòng)化的實(shí)現,可使人們有更多的時(shí)間用于學(xué)習、教育或休息娛樂(lè )。
4.傳感器與物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統電信網(wǎng)等信息承載體,讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實(shí)現互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò )。它具有普通對象設備化、自治終端互聯(lián)化和普適服務(wù)智能化3個(gè)重要特征。
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)指的是將無(wú)處不在(Ubiquitous)的末端設備(Devices)和設施(Facilities),包括具備“內在智能”的傳感器、移動(dòng)終端、工業(yè)系統、樓控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等和“外在使能”(Enabled)的,如貼上RFID的各種資產(chǎn)(Assets)、攜帶無(wú)線(xiàn)終端的個(gè)人與車(chē)輛等“智能化物件或動(dòng)物”或“智能塵?!保∕ote),通過(guò)各種無(wú)線(xiàn)/有線(xiàn)的長(cháng)距離/短距離通訊網(wǎng)絡(luò )實(shí)現互聯(lián)互通(M2M)、應用大集成(Grand Integration)、以及基于云計算的SaaS營(yíng)運等模式,提供**可控乃至個(gè)性化的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測、定位追溯、報警聯(lián)動(dòng)、調度指揮、預案管理、遠程控制、**防范、遠程維保、在線(xiàn)升級、統計報表、決策支持、領(lǐng)導桌面(集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服務(wù)功能,實(shí)現對“萬(wàn)物”的“節能、**、環(huán)?!钡摹肮?、控、營(yíng)”一體化。簡(jiǎn)單的講,物聯(lián)網(wǎng)是物與物、人與物之間的信息傳遞與控制,在物聯(lián)網(wǎng)應用中有三項關(guān)鍵技術(shù)其中就包括傳感器技術(shù)。
5.傳感器在醫療及人體醫學(xué)上的應用
隨著(zhù)醫用電子學(xué)的發(fā)展,僅憑醫生的經(jīng)驗和感覺(jué)進(jìn)行診斷的時(shí)代將會(huì )結束?,F在,應用醫用傳感器可以對人體的表面和內部溫度、血壓及腔內壓力、血液及呼吸流量、腫瘤、血液的分析、脈波及心音、心腦電波等進(jìn)行高難度的診斷。顯然,傳感器對促進(jìn)醫療技術(shù)的高度發(fā)展起著(zhù)非常重要的作用。
為增進(jìn)國家人民的健廢水平,我國醫療制度的改革,將把醫療服務(wù)對象擴大到全民。以往的醫療工作僅局限于以****為中心,今后,醫療工作將在**的早期診斷、早期**、遠距離診斷及人工器官的研制等廣泛的范圍內發(fā)揮作用,而傳感器在這些方面將會(huì )得到越來(lái)越多的應用。
6.傳感器與遙感技術(shù)
衛星遙感(satellite remote sensing)是航天遙感的組成部分,以人造地球衛星作為遙感平臺,主要利用衛星對地球和低層大氣進(jìn)行光學(xué)和電子觀(guān)測。即從遠離地面的不同工作平臺上(如高塔、氣球、飛機、火箭、人造地球衛星、宇宙飛船、航天飛機等)通過(guò)傳感器,對地球表面的電磁波(輻射)信息進(jìn)行探測,并經(jīng)信息的傳輸、處理和判讀分析,對地球的資源與環(huán)境進(jìn)行探測和監測的綜合性技術(shù)。
在飛機及航天飛行器上裝用的傳感器是近紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光、遠紅外線(xiàn)及微波等傳感器。在船舶上向水下觀(guān)測時(shí)多采用超聲波傳感器。例如,要探測一些礦產(chǎn)資源埋藏在什么地區,就可以利用人造衛星上的紅外接受傳感器從地面發(fā)出的紅外線(xiàn)的量進(jìn)行測量,然后由人造衛星通過(guò)微波再發(fā)送到地面站,經(jīng)地面站計算機處理,便可根據紅外線(xiàn)分布的差異判斷出埋有礦藏的地區。
7.傳感器在**上的應用
現在的戰場(chǎng)都是信息化戰場(chǎng),而信息化是離不開(kāi)傳感器的。**專(zhuān)家認為:一個(gè)國家**傳感器制造技術(shù)水平的高低,決定了該國武器制造水平的高低,決定了該國武器自動(dòng)化程度的高低,*終決定了該國武器性能的優(yōu)劣。當今,傳感器在**上的應用很廣泛,可以說(shuō)無(wú)時(shí)不用、無(wú)處不用,大到星體、兩彈、飛機、艦船、坦克、火炮等裝備系統,小到單兵作戰武器;從參戰的武器系統到后勤保障;從**科學(xué)試驗到**裝備工程;從戰場(chǎng)作戰到戰略、戰術(shù)指揮;從戰爭準備、戰略決策到戰爭實(shí)施,遍及整個(gè)作戰系統及戰爭的全過(guò)程,而且必將在未來(lái)的高技術(shù)戰爭中促使作戰的時(shí)域、空域和頻域更加擴大,更加影響和改變作戰的方式和效率,大幅度提高武器的威力和作戰指揮及戰場(chǎng)管理能力。
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