传感器的组成、应用的分析介绍

传感技术同计算机技术和通信技术被称为信息技术的三大支柱。

日常生活中人们利用感觉器官感知外界的信息，但是自然界缤纷复杂，仅仅依靠人们自身的感觉器官进行信息感知是远远不够的，比如高温、电波、速度、电磁辐射等。所以，为了感知更多人们无法感知的信息，产生了传感器。传感器是一种能够感知某些信息并按照一定的规律转换成其他形式的信号的一种装置。［16］传感器能感知人类无法感知的信息，是人类感觉器官的延伸，是获取各种信息的一个重要途径，也是自动控制的首要环节。［13］

传感器负责物联网信息的采集，是实现对现实世界感知的基础，是物联网服务和应用的基础。无线传感技术是物联网感知层的重要技术手段。［11］传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受与检出功能并按照一定规律转换成与之对应的有用信号的元器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。［16］如果没有传感器对被测的原始信息进行准确可靠的捕获和转换，后续的一切处理、分析和控制都将无法实现。传感器技术依附于敏感机理、敏感材料、工艺设备和计算测量技术，对基础技术和综合技术要求非常高。目前，传感器在被检测量类型和精度、稳定性、可靠性、低成本、低功耗还没有达到规模应用水平，是物联网发展的瓶颈之一。［7］

根据被测量的性质，可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类，还可以按照用途、材料、输出信号类型、制造工艺等方式进行分类。［16］

10.1.3.1　传感器的组成

传感器是一种能够感知被测量，并按照一定的规律转换为电信号或者其他所需形式的信号的监测装置，被测量的信息可以是各种物理量、生物量、化学量或者状态量，经过转换后的信号就可以用来被存储、显示、记录和控制等。传感器将采集到的信号从一种形式转换为另一种容易被识别的形式，具有一定的信息处理与转换能力。传感器的组成一般包含三个部分：敏感元件、转换元件和转换电路，如图10-3所示。［13］

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图10-3　传感器的组成［13］

敏感元件直接感知被测量的元素，产生出被测对象的某种量，转换元件将敏感软件输出的量转换为电信号，不直接感知被测对象；转换电路将转换元件输出的电信号进一步转换为容易记录、识别、存储的有用电信号。［13］

10.1.3.2　传感器的应用

传感器在诸多领域可以实现获得准确可靠的信息。传感器已经被广泛应用在国防、科技、农业生产和工业控制等多个领域，有些传感器已经在市场中广泛应用并获得较好的效果。［13］

在物联网系统中，第一个环节就是获得准确的感知信息，然后把信息通过网络传递出去进行处理，所以传感器技术用在物联网的信息感知上具有非常重要的作用，是首要和关键的一个感知技术。传感器在物联网中也已经被应用。比如利用传感器感知交通状况，并通过计算机和无线网络传播出去，实现对车辆的实时控制和交通管理；在医疗领域使用传感器感知病人的生理特征，通过对日常信息的采集分析病人的健康史和习惯，方便医生给出更合理的治疗方案，获得更加好的治疗效果。［13］

随着技术的发展，新的传感器类型不断产生，广泛应用在诸如工业生产自动化、国防现代化、航空技术、航天技术、能源开发、环境保护与生物科学等领域。随着生物技术、信息技术、纳米技术和微机电系统（MEMS）技术的发展，传感器应用领域大大地拓宽，有向微型化、多功能化、智能化和网络化方向发展的趋势。［17］