在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)快速發(fā)展的今天，傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)的“眼睛”和“耳朵”，在數(shù)據(jù)采集和智能決策中扮演著至關重要的角色。它們將物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成電信號，這些信號隨后由物聯(lián)網(wǎng)設備處理和傳輸。物聯(lián)網(wǎng)中傳感器和執(zhí)行器的工作原理基于這一轉(zhuǎn)換過程。傳感器有多種類型，每種類型都針對特定應用而設計。了解物聯(lián)網(wǎng)中不同類型的傳感器對于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人士來說至關重要。

物聯(lián)網(wǎng)技術正在推動一場傳感器的變革，使得各種物理傳感器能夠更便捷地將數(shù)據(jù)傳輸?shù)教摂M儀表板，這一過程中幾乎不需要任何人工干預。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)與LPWAN(低功耗廣域網(wǎng))等最新技術的進步，使得傳感器的使用方式發(fā)生了根本性的變化，實現(xiàn)了從間斷性測量到工業(yè)與消費應用中連續(xù)、實時遠程監(jiān)控的轉(zhuǎn)變。

廣義上講，傳感器是檢測和響應環(huán)境變化的設備。輸入可以來自各種來源，如光、溫度、運動和壓力。傳感器輸出有價值的信息，如果它們連接到網(wǎng)絡，它們可以與其他連接的設備和管理系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器的類型很多，應用和用例的數(shù)量更多。以下是10種比較流行的物聯(lián)網(wǎng)傳感器類型及其一些用例。

一、什么是傳感器?

1. 定義與本質(zhì)

傳感器(Sensor)是一種能夠感知外部物理、化學、生物等信息，并將其轉(zhuǎn)換為電信號或其他可讀信號的裝置或器件。它的主要作用是“感知”和“轉(zhuǎn)化”，即捕捉環(huán)境變化并將其轉(zhuǎn)化為人類或機器能夠理解的信號形式。

2. 舉例理解

溫度傳感器可以檢測當前的氣溫，并反饋給空調(diào)系統(tǒng)，實現(xiàn)自動控溫;

光傳感器可以識別光線強弱，自動調(diào)節(jié)手機屏幕亮度;

加速度傳感器能識別手機的方向、移動狀態(tài)，實現(xiàn)自動橫屏或計步功能。

簡而言之，傳感器就像是設備的“眼睛”“耳朵”“皮膚”，賦予機器感知環(huán)境的能力。

二、傳感器的工作原理

傳感器的核心在于信號的獲取與轉(zhuǎn)換。其工作通常分為以下三步：

感知階段：傳感器的敏感元件直接與被測量(如溫度、壓力、濕度)接觸;

轉(zhuǎn)換階段：通過物理、化學等效應將外部變化轉(zhuǎn)化為電信號;

輸出階段：信號調(diào)理電路將轉(zhuǎn)換后的微弱電信號進一步放大、濾波，最終傳輸給處理系統(tǒng)。

例如，熱電偶利用溫差產(chǎn)生微電壓，通過電路測量其電壓大小即可得出溫度。

01 溫度傳感器溫度傳感器測量熱源中的熱能，使其能夠檢測溫度變化并將這些變化轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)。

制造業(yè)中使用的機械通常要求環(huán)境和設備溫度處于特定水平。同樣，在農(nóng)業(yè)內(nèi)部，土壤溫度是作物生長的關鍵因素。

02 濕度傳感器濕度傳感器用于測量空氣或其他氣體中的水蒸氣量，常見于工業(yè)和住宅領域的加熱、通風和空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)中。它們可以在許多其他領域發(fā)現(xiàn)，包括醫(yī)院，和氣象站報告和預測天氣。

03 壓力傳感器壓力傳感器可以感知氣體和液體的變化。

當壓力發(fā)生變化時，傳感器會檢測到這些變化，并將其傳達給連接的系統(tǒng)。常見的使用案例包括泄漏測試，這可能是衰減的結(jié)果。壓力傳感器在水系統(tǒng)的制造中也很有用，因為它很容易檢測到壓力的波動或下降。

04 近距離傳感器近距離傳感器用于對傳感器附近的物體進行非接觸檢測。這些類型的傳感器通常會發(fā)出電磁場或紅外等輻射束。接近傳感器有一些有趣的使用案例。

比如，在零售業(yè)中，近距離傳感器可以檢測到顧客和他或她感興趣的產(chǎn)品之間的運動。

用戶可以得到位于傳感器附近的產(chǎn)品的任何折扣或特別優(yōu)惠的通知。接近傳感器還可用于商場、體育場和機場的停車場，以指示停車場的可用性。它們還可用于化工、食品和許多其他類型行業(yè)的裝配線上。

05 液位傳感器液位傳感器用于檢測液體、粉末和顆粒狀材料等物質(zhì)的液位。

許多行業(yè)，包括石油制造、水處理、飲料和食品制造工廠都使用液位傳感器。廢物管理系統(tǒng)提供了一個常見的使用案例，因為液位傳感器可以檢測垃圾桶或垃圾箱中的廢物水平。

06 加速度計加速計可以檢測物體的加速度，即物體的速度隨時間的變化率。加速計還可以檢測重力的變化。

加速計的應用案例包括智能計步器和監(jiān)控駕駛車隊。它們還可以用作防盜保護，在本應靜止的物體被移動時向系統(tǒng)發(fā)出警報。

07 陀螺儀陀螺儀傳感器測量角速率或速度，通常定義為測量速度和圍繞軸的旋轉(zhuǎn)。

使用案例包括汽車，如汽車導航和電子穩(wěn)定控制(防滑)系統(tǒng)。其他的使用案例包括視頻游戲的運動傳感，以及相機抖動檢測系統(tǒng)。

08 氣體傳感器這些類型的傳感器監(jiān)測和檢測空氣質(zhì)量的變化，包括有毒、可燃或有害氣體的存在。

使用氣體傳感器的行業(yè)包括采礦、石油和天然氣、化學研究和制造。一個常見的消費者使用案例是許多家庭中使用的熟悉的二氧化碳檢測器。

09 紅外線傳感器這些類型的傳感器通過發(fā)射或檢測紅外輻射來感知周圍環(huán)境的特征。它們還可以測量物體發(fā)出的熱量。

紅外線傳感器被用于各種不同的物聯(lián)網(wǎng)項目，包括醫(yī)療保健，因為它們簡化了對血流和血壓的監(jiān)測。電視機使用紅外傳感器來解釋遙控器發(fā)送的信號。

另一個有趣的應用是，藝術史學家使用紅外傳感器來查看繪畫中的隱藏層，以幫助確定一件藝術品是原始的還是偽造的，或者是經(jīng)過修復過程而改變的。

10 光學傳感器光學傳感器將光線轉(zhuǎn)換成電信號。光學傳感器有許多應用和使用案例。

在汽車行業(yè)，汽車使用光學傳感器來識別標志、障礙物和其他駕駛員在駕駛或停車時會注意到的東西。

在無人駕駛汽車的發(fā)展中，光學傳感器發(fā)揮了很大的作用。

光學傳感器在智能手機中非常常見。例如，環(huán)境光傳感器可以延長電池壽命。

光學傳感器還用于生物醫(yī)學領域，包括呼吸分析和心率監(jiān)測器。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器的類型

物聯(lián)網(wǎng)傳感器從環(huán)境監(jiān)測到工業(yè)控制，傳感器種類繁多且各具特色。常見的物聯(lián)網(wǎng)傳感器類型如下表格。這些傳感器共同構(gòu)建了一個智能、互聯(lián)的生態(tài)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r感知和反饋各種環(huán)境數(shù)據(jù)，為智慧城市、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智能家居等領域提供技術支持。

傳感器類型功能描述常見應用

溫度傳感器測量環(huán)境或設備的溫度，用于氣候監(jiān)控、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)等領域。HVAC系統(tǒng)、冷鏈物流、智能農(nóng)業(yè)、數(shù)據(jù)中心溫控。

濕度傳感器監(jiān)測空氣中的濕度水平，通常與溫度傳感器配合使用，應用于環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)、工業(yè)控制。溫室種植、倉庫管理、智能家居空氣質(zhì)量監(jiān)控。

壓力傳感器測量液體或氣體中的壓力，廣泛用于工業(yè)控制、流體監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)測。水管壓力監(jiān)控、汽車輪胎氣壓監(jiān)測、氣體流量控制。

光傳感器檢測光的強度或變化，應用于智能照明、自動控制和環(huán)境監(jiān)測中。自動照明系統(tǒng)、智能手機光感、環(huán)境光監(jiān)測。

聲音傳感器檢測和分析聲波信號，用于監(jiān)控噪聲水平、語音或其他音頻信號。語音識別設備、噪聲監(jiān)控、智能揚聲器、工業(yè)噪音監(jiān)控。

氣體傳感器檢測空氣中的氣體成分及濃度，用于空氣質(zhì)量監(jiān)測、工業(yè)氣體泄漏檢測等。室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測、工業(yè)氣體泄漏檢測、煙霧報警器、溫室氣體監(jiān)測。

紅外傳感器探測紅外線輻射，感知物體溫度或移動，廣泛用于安防和自動控制領域。自動門、人體存在檢測、火災報警器、熱成像。

距離傳感器檢測物體與傳感器之間的距離或接近度，應用于自動化、機器人導航、車輛檢測等。自動停車系統(tǒng)、機器人導航、生產(chǎn)線自動檢測、安防監(jiān)控。

液位傳感器檢測液體的高度或液位，常用于水箱液位監(jiān)控、工業(yè)液體管理和環(huán)境監(jiān)測。水箱液位監(jiān)測、油罐液位檢測、工業(yè)液位管理。

物聯(lián)網(wǎng)+傳感器的的用途

物聯(lián)網(wǎng)于傳感器的搭配可以降低生產(chǎn)成本并顯著縮短交貨時間。這是因為物化促進了將數(shù)字數(shù)據(jù)、自動化和虛擬操作引入生產(chǎn)流程，從而實現(xiàn)了工程鏈和供應鏈的更高集成。

如基于 AI 的需求規(guī)劃或引入規(guī)劃的精確模擬允許開發(fā)或設計人員縮短或跳過某些流程。

此外，在設計辦公室和生產(chǎn)現(xiàn)場之間及時同步 BOM(物料清單)將防止倒車制造過程或產(chǎn)生有缺陷的目標。如果數(shù)據(jù)可以在制造商和材料供應商之間同步，則可以在最佳時間自動提供材料。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器憑借其廣泛的應用場景和靈活的配置方式，成為推動現(xiàn)代工業(yè)和生活方式變革的核心力量。從溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)的監(jiān)控到復雜生產(chǎn)流程的自動化管理，它們在優(yōu)化資源分配和提升工作效率方面展現(xiàn)了巨大潛力。通過精確的數(shù)據(jù)采集與實時反饋，這些傳感器不僅改變了企業(yè)的生產(chǎn)方式，也正在深刻影響著我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗?