智能傳感器的應(yīng)用有多廣

　　隨著電子計(jì)算機(jī)、生產(chǎn)自動(dòng)化、現(xiàn)代信息、軍事、交通、化學(xué)、環(huán)保、能源、海洋開(kāi)發(fā)、遙感、宇航等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)傳感器的需求量與日俱增，其應(yīng)用的領(lǐng)域已滲入國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門以及人們的日常文化生活之中?？梢哉f(shuō)，從太空到海洋，從各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)到人們?nèi)粘Ｉ畹囊率匙⌒?，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器，傳感技術(shù)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展日益起著巨大的作用。

　　傳感器在工業(yè)檢測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用傳感器在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中占有極其重要的地位。在石油、化工、電力、鋼鐵、機(jī)械等加工工業(yè)中，傳感器在各自的工作崗位上擔(dān)負(fù)著相當(dāng)于人們感覺(jué)器官的作用，它們每時(shí)每刻地按需要完成對(duì)各種信息的檢測(cè)，再把大量測(cè)得的信息通過(guò)自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)處理等進(jìn)行反饋，用以進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程、質(zhì)量、工藝管理與安全方面的控制。

　　傳感器在醫(yī)療及人體醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

　　隨著醫(yī)用電子學(xué)的發(fā)展，僅憑醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)和感覺(jué)進(jìn)行診斷的時(shí)代將會(huì)結(jié)束?，F(xiàn)在，應(yīng)用醫(yī)用傳感器可以對(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、血液的分析、脈波及心音、心腦電波等進(jìn)行高難碗度的診斷。顯然，傳感器對(duì)促進(jìn)醫(yī)療技術(shù)的高度發(fā)展起著非常重要的作用。

　　為增進(jìn)全國(guó)人民的健康水平，我國(guó)醫(yī)療制度的改革，將把醫(yī)療服務(wù)對(duì)象擴(kuò)大到全民。以往的醫(yī)療工作僅局限于以治療疾病為中心，今后，醫(yī)療工作將在疾病的早期診斷、早期治療、遠(yuǎn)距離診斷及人工器官的研制等廣泛的范圍內(nèi)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(yīng)用。

　　在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，電子計(jì)算機(jī)與傳感器有機(jī)地結(jié)合在實(shí)現(xiàn)控制的高度自動(dòng)化方面起到了關(guān)鍵的作用。

　　傳感器與航空及航天

　　在航空及航天的飛行器上廣泛地應(yīng)用著各種各樣的傳感器。為了解飛機(jī)或火箭的飛行軌跡，并把它們控制在預(yù)定的軌道上，就要使用傳感器進(jìn)行速度、加速度和飛行距離的測(cè)量。要了解飛行器飛行的方向，就必須掌握它的飛行姿態(tài)，飛行姿態(tài)可以使用紅外水平線傳感器陀螺儀、陽(yáng)光傳感器、星光傳感器及地磁傳感器等進(jìn)行測(cè)量。此外，對(duì)飛行器周圍的環(huán)境、飛行器本身的狀態(tài)及內(nèi)部設(shè)備的監(jiān)控也都要通過(guò)傳感器進(jìn)行檢測(cè)。

　　傳感器與遙感技術(shù)

　　所謂遙感技術(shù);簡(jiǎn)單地說(shuō)就是從飛機(jī)、人造衛(wèi)星、宇宙飛船及船舶上對(duì)遠(yuǎn)距離的廣大區(qū)域的被2Il物體及其狀態(tài)進(jìn)行大規(guī)模探測(cè)的一門技術(shù)。

　　在飛機(jī)及航天飛行器上裝用的傳感器是近紫外線、可見(jiàn)光、遠(yuǎn)紅外線及微波等傳感器。在船舶上向水下觀測(cè)時(shí)多采用超聲波傳感器。例如，要探測(cè)一些礦產(chǎn)資源埋藏在什么地區(qū)，就可以利用人造衛(wèi)星上的紅外接受傳感器特地面發(fā)出的紅外線的量進(jìn)行測(cè)量，然后由人造衛(wèi)星通過(guò)微波再發(fā)送到地面站，經(jīng)地面站計(jì)算機(jī)處理，便可根據(jù)紅外線分布的差異判斷出埋有礦藏的地區(qū)。

　　汽車與傳感器

　　目前，傳感器在汽車上的應(yīng)用及燃料剽余量等有關(guān)參數(shù)的測(cè)量。已不只局限于對(duì)行駛速度、行駛距離、發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度以由于汽車交通事故的不斷增多和汽車對(duì)環(huán)境的危害，傳感器在一些新的設(shè)施，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?？梢灶A(yù)測(cè)，隨著汽車電于技術(shù)和汽車安全技術(shù)的發(fā)展，傳感器在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)更為廣泛。

　　傳感器與家用電器

　　現(xiàn)代家用電器中普遍應(yīng)用著傳感器。傳感器在電子爐灶、自動(dòng)電飯鍋、吸塵器、空調(diào)器、電子熱水器、熱風(fēng)取暖器、風(fēng)干器、報(bào)警器、電樊斗、電風(fēng)扇、游戲機(jī)、電子驅(qū)蚊器、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、照相機(jī)、電冰箱、彩色電視機(jī)、錄像機(jī)、錄音機(jī)、收音機(jī)、電唱機(jī)及家庭影院等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

　　隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)提高家用電器產(chǎn)品的功能及自動(dòng)化程度的要求極為強(qiáng)烈。為滿足這些要求，首先要使用能檢測(cè)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(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，使家用電器的使用更加方便、安全、可靠，并減少能源消耗，為更多的家庭創(chuàng)造一個(gè)舒適的生活環(huán)境。

　　目前，家庭自動(dòng)化的藍(lán)圖正在設(shè)計(jì)之中，未來(lái)的家庭將由作為中央控制裝置的微型計(jì)算機(jī)，通過(guò)各種傳感器代替人監(jiān)視家庭的各種狀態(tài)，并通過(guò)控制設(shè)備進(jìn)行著各種控制。家庭自動(dòng)化的主要內(nèi)容包括：安全監(jiān)視與報(bào)警、空調(diào)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(xiàn)，可使人們有更多的時(shí)間用于學(xué)習(xí)、教育或休息娛樂(lè)。

　　傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用

　　目前，在勞動(dòng)強(qiáng)度大或危險(xiǎn)作業(yè)的場(chǎng)所，已逐步使用機(jī)器人取代人的工作?！恍└咚俣?、高精度的工作，由機(jī)器人來(lái)承擔(dān)也是非常合適的。但這些祝器人多數(shù)是用來(lái)進(jìn)行加工、組裝、檢驗(yàn)等工作，屑于生產(chǎn)用的自動(dòng)機(jī)械式的單能機(jī)器人。在這些機(jī)器人身上僅采用了檢測(cè)臂的位置和角度的傳感器。

　　要使機(jī)器人和人的功能更為接近，以便從事更高級(jí)的工作，要求機(jī)器人能有判斷能力，這就要給機(jī)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(jī)器人通過(guò)視覺(jué)對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別和檢測(cè)，通過(guò)觸覺(jué)對(duì)物體產(chǎn)生壓覺(jué)、力覺(jué)、滑動(dòng)感覺(jué)和重量感覺(jué)。

　　這類機(jī)器人被稱為智能機(jī)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(jī)器人去處理。

　　傳感器與環(huán)境保護(hù)

　　目前，環(huán)球的大氣污染、水質(zhì)污濁及噪聲已嚴(yán)重地破壞了地球的生態(tài)平衡和我們賴以生存的環(huán)境，這一現(xiàn)狀已引起了世界各國(guó)的重視。為保護(hù)環(huán)境，利用傳感器制成的各種環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器正在發(fā)揮著積極的作用。

　　遙感技術(shù)目前已在農(nóng)林業(yè)、土地利用、海洋資源、礦產(chǎn)資源、水利資源、地質(zhì)、氣象、軍事及公害等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

　　傳感器是用于偵測(cè)、監(jiān)控和響應(yīng)稱重、溫度、壓力、濕度和運(yùn)動(dòng)等物理參量的設(shè)備，產(chǎn)生出稱重傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等。它們是許多實(shí)際工作系統(tǒng)不可或缺的零組件，在工業(yè)、消費(fèi)、汽車、醫(yī)療和軍事方面應(yīng)用非常廣泛。在過(guò)去，從傳感器獲得的數(shù)據(jù)被直接發(fā)送至中央控制單元，然后中央控制單元可能會(huì)使用外掛的硬件組件或數(shù)字邏輯對(duì)傳感器數(shù)據(jù)執(zhí)行后制或顯示。

　　隨著8位微控制器(MCU)等嵌入式處理器解決方案的出現(xiàn)，將固定的中央硬件替換為可透過(guò)程序執(zhí)行應(yīng)用所需特定任務(wù)的微控制器所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)愈加明顯。但是，8位微控制器只能提供給計(jì)算密集度不大的系統(tǒng)做一些基本處理任務(wù)。

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，訊號(hào)調(diào)整電路將感測(cè)組件的輸出訊號(hào)規(guī)畫到其余電子電路或應(yīng)用軟件可以處理的范圍內(nèi)。傳感器應(yīng)用所需的具體訊號(hào)調(diào)整電路，取決于所采用的傳感器的類型。例如，某個(gè)傳感器根據(jù)所測(cè)量的物理參數(shù)大小產(chǎn)生輸出電壓，其需要的訊號(hào)調(diào)整能力，可能不同于產(chǎn)生可變電阻的傳感器。從本質(zhì)上說(shuō)，傳感器應(yīng)用均有以下共同的訊號(hào)調(diào)整要求。

　　首先，傳感器產(chǎn)生的訊號(hào)必須盡量避免混入噪聲。而且，訊號(hào)的頻譜(亦即訊號(hào)頻寬)必須根據(jù)某些約束條件限制在特定的范圍內(nèi)，因而常常有必要使用一種稱為迭頻消除濾波器的設(shè)備。其次，不管是電壓、電流還是頻率，傳感器所產(chǎn)生訊號(hào)的振幅通常較小。為了準(zhǔn)確處理訊號(hào)，讓系統(tǒng)盡量不受噪聲的影響，須要將訊號(hào)放大。

　　除了濾波和放大外，還須使用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)將訊號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，這增加了訊號(hào)調(diào)整要求。除了要放大訊號(hào)外，可能還須要對(duì)訊號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其能適應(yīng)不同的ADC參考電壓。但是，很多ADC，尤其是微控制器或數(shù)字訊號(hào)控制器(DSC)中包含的ADC，僅對(duì)單極性輸入有效。換句話說(shuō)，輸入電壓不能相對(duì)地在正負(fù)電位之間變換。在這種情況下，就必須使用電壓位準(zhǔn)移位器。