什么是传感器?

2022-11-07 3780

       传感器是一种检测并响应来自物理环境的某种类型输入的设备。输入可以是光、热、运动、湿度、压力或任何数量的其他环境现象。输出通常是一个信号,该信号在传感器位置转换为人们可读显示或通过网络以电子方式传输以供阅读并作进一步的处理。传感器在物联网 ( IoT )中起着举足轻重的作用。它们可以创建一个生态系统来收集和处理有关特定环境的数据,从而可以更轻松有效地对其进行监控、管理和控制。物联网传感器用于家庭、野外、汽车、飞机、工业环境和其他环境。传感器弥合了物理世界和逻辑世界之间的鸿沟,充当计算基础设施的眼睛和耳朵,分析从传感器收集的数据并根据这些数据采取处理。


传感器的种类有哪些?

       传感器可以按多种方式分类。一种常见的方法是将它们分类为主动或被动。有源传感器是一种需要外部电源才能响应环境输入并产生输出的传感器。例如,气象卫星中使用的传感器通常需要一些能源来提供有关地球大气层的气象数据。另一方面,无源传感器不需要外部电源来检测环境输入。它依赖于环境本身的能量,使用光能或热能等能源。一个很好的例子是水银玻璃温度计。水银会随着温度的波动而膨胀和收缩,从而导致玻璃管中的液位升高或降低。外部标记提供了一个人类可读的仪表,用于查看温度。一些类型的传感器,例如地震和红外光传感器,有主动和被动两种形式。部署传感器的环境通常决定哪种类型最适合应用程序。传感器分类的另一种方法是根据传感器产生的输出类型,根据它们是模拟的还是数字的。模拟传感器将环境输入转换为连续变化的输出模拟信号。燃气热水器中使用的热电偶是模拟传感器的一个很好的例子。热水器的指示灯持续加热热电偶。如果指示灯熄灭,热电偶就会冷却,并发送一个不同的模拟信号,指示应该关闭气体。与模拟传感器不同,数字传感器将环境输入转换为以二进制格式(1和0)传输的离散数字信号。数字传感器已在所有行业中变得相当普遍,在许多情况下取代了模拟传感器。例如,数字传感器现在用于测量湿度、温度、大气压力、空气质量和许多其他类型的环境现象。与有源和无源传感器一样,某些类型的传感器(例如热传感器或压力传感器)有模拟和数字两种形式。在这种情况下,传感器运行的环境通常也决定了哪个是最佳选择。传感器通常还根据它们监测的环境因素的类型进行分类。以下是一些常见示例:

· 加速度计。这种类型的传感器检测重力加速度的变化,从而可以测量倾斜、振动,当然还有加速度。加速度计传感器用于从消费电子产品到专业运动再到航空航天的广泛行业。

· 化学。化学传感器检测介质(气体、液体或固体)中的特定化学物质。化学传感器可用于检测农田中的土壤养分水平、房间中的烟雾或一氧化碳水平、水体中的pH水平、某人呼吸中的酒精含量或任何其他情况。例如,汽车排放控制系统中的氧传感器通常会通过产生电压的化学反应来监测汽油与氧气的比例。发动机舱中的计算机读取电压,如果混合物不是最佳的,则重新调整比例。

· 湿度。这些传感器可以检测空气中的水蒸气含量以确定相对湿度。湿度传感器通常包括温度读数,因为相对湿度取决于空气温度。这些传感器用于广泛的行业和环境,包括农业、制造业、数据中心、气象学以及供暖、通风和空调 ( HVAC )。

· 等级。液位传感器可以确定物理物质的液位,例如水、燃料、冷却剂、谷物、肥料或废物。例如,驾车者依靠他们的油位传感器来确保他们最终不会被困在路边。液位传感器也用于海啸预警系统。

· 运动。运动检测器可以感知限定空间(检测区域)中的物理运动,并可用于控制灯光、摄像头、停车门、水龙头、安全系统、自动开门器和许多其他系统。传感器通常会发出某种类型的能量——例如微波、超声波或光束——并且可以检测能量流何时被进入其路径的物体中断。

· 光学的。光学传感器,也称为光电传感器,可以检测光谱中不同点的光波,包括紫外光、可见光和红外光。光学传感器广泛用于智能手机、机器人、蓝光播放器、家庭安全系统、医疗设备和范围广泛的其他系统。

· 压力。这些传感器检测液体或气体的压力,广泛用于机械、汽车、飞机、HVAC 系统和其他环境。它们还通过测量大气压力在气象学中发挥重要作用。此外,压力传感器可用于监测气体或液体的流动,通常可以调节流量。

· 接近。接近传感器检测物体的存在或确定物体之间的距离。接近监视器用于电梯、装配线、停车场、零售店、汽车、机器人和许多其他环境。

· 温度。这些传感器可以识别目标介质的温度,无论是气体、液体还是空气。温度传感器用于各种设备和环境,例如电器、机械、飞机、汽车、计算机、温室、农场、恒温器和许多其他设备。

· 触碰。触摸传感设备检测受监控表面上的物理接触。触摸传感器广泛用于电子设备,以支持触控板和触摸屏技术。它们还用于许多其他系统,例如电梯、机器人和皂液器。

以上只是跨环境和设备内使用的各种类型传感器中的一部分。但是,这些类别都不是严格意义上的非黑即白;例如,跟踪材料液位的液位传感器也可能被视为光学或压力传感器。还有许多其他类型的传感器,例如可以检测负载、应变、颜色、声音和各种其他条件的传感器。事实上,传感器已经变得如此普遍,以至于人们几乎没有注意到它们的使用。 


文章来源:传感器技术


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