工業(yè)自動化的發(fā)展越來越快,，工業(yè)4.0是工業(yè)自動化現(xiàn)階段目標(biāo),。對于工業(yè)自動化,，雖然大家均有所耳聞，但并非所有人對工業(yè)自動化都十分了解,。為增進(jìn)大家對工業(yè)自動化的認(rèn)識,，本文將對工業(yè)自動化必備器件——傳感器予以介紹。經(jīng)由本文,，你將了解傳感器是如何讓一切控制更為自動化,。
傳感器(Sensor)是一種常見的卻又很重要的器件，它是感受規(guī)定的被測量的各種量并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為有用信號的器件或裝置,。對于傳感器來說,，按照輸入的狀態(tài)，輸入可以分成靜態(tài)量和動態(tài)量,。我們可以根據(jù)在各個值的穩(wěn)定狀態(tài)下,，輸出量和輸入量的關(guān)系得到傳感器的靜態(tài)特性。傳感器的靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有線性度,、遲滯,、重復(fù)性、靈敏度和準(zhǔn)確度等,。傳感器的動態(tài)特性則指的是對于輸入量隨著時間變化的響應(yīng)特性,。動態(tài)特性通常采用傳遞函數(shù)等自動控制的模型來描述。通常,，傳感器接收到的信號都有微弱的低頻信號,，外界的干擾有的時候的幅度能夠超過被測量的信號，因此消除串入的噪聲就成為了一項關(guān)鍵的傳感器技術(shù),。
物理傳感器是檢測物理量的傳感器,。它是利用某些物理效應(yīng)，把被測量的物理量轉(zhuǎn)化成為便于處理的能量形式的信號的裝置,。其輸出的信號和輸入的信號有確定的關(guān)系,。主要的物理傳感器有光電式傳感器、壓電傳感器,、壓阻式傳感器,、電磁式傳感器、熱電式傳感器,、光導(dǎo)纖維傳感器等,。作為例子，讓我們看看比較常用的光電式傳感器,。這種傳感器把光信號轉(zhuǎn)換成為電信號,，它直接檢測來自物體的輻射信息，也可以轉(zhuǎn)換其他物理量成為光信號。其主要的原理是光電效應(yīng)：當(dāng)光照射到物質(zhì)上的時候,，物質(zhì)上的電效應(yīng)發(fā)生改變,，這里的電效應(yīng)包括電子發(fā)射、電導(dǎo)率和電位電流等,。顯然,，能夠容易產(chǎn)生這樣效應(yīng)的器件成為光電式傳感器的主要部件，比如說光敏電阻,。這樣,，我們知道了光電傳感器的主要工作流程就是接受相應(yīng)的光的照射，通過類似光敏電阻這樣的器件把光能轉(zhuǎn)化成為電能,，然后通過放大和去噪聲的處理,，就得到了所需要的輸出的電信號。這里的輸出電信號和原始的光信號有一定的關(guān)系,，通常是接近線性的關(guān)系,，這樣計算原始的光信號就不是很復(fù)雜了。其它的物理傳感器的原理都可以類比于光電式傳感器,。
物理傳感器的應(yīng)用范圍是非常廣泛的,，我們僅僅就生物醫(yī)學(xué)的角度來看看物理傳感器的應(yīng)用情況，之后不難推測物理傳感器在其他的方面也有重要的應(yīng)用,。
比如血壓測量是醫(yī)學(xué)測量中的最為常規(guī)的一種,。我們通常的血壓測量都是間接測量，通過體表檢測出來的血流和壓力之間的關(guān)系,，從而測出脈管里的血壓值,。測量血壓所需要的傳感器通常都包括一個彈性膜片，它將壓力信號轉(zhuǎn)變成為膜片的變形,，然后再根據(jù)膜片的應(yīng)變或位移轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的電信號,。在電信號的峰值處我們可以檢測出來收縮壓，在通過反相器和峰值檢測器后,，我們可以得到舒張壓,，通過積分器就可以得到平均壓。
讓我們再看看呼吸測量技術(shù),。呼吸測量是臨床診斷肺功能的重要依據(jù),，在外科手術(shù)和病人監(jiān)護(hù)中都是必不可少的。比如在使用用于測量呼吸頻率的熱敏電阻式傳感器時,，把傳感器的電阻安裝在一個夾子前端的外側(cè),，把夾子夾在鼻翼上，當(dāng)呼吸氣流從熱敏電阻表面流過時,，就可以通過熱敏電阻來測量呼吸的頻率以及熱氣的狀態(tài),。
再比如最常見的體表溫度測量過程,，雖然看起來很容易，但是卻有著復(fù)雜的測量機理,。體表溫度是由局部的血流量,、下層組織的導(dǎo)熱情況和表皮的散熱情況等多種因素決定的，因此測量皮膚溫度要考慮到多方面的影響,。熱電偶式傳感器被較多的應(yīng)用到溫度的測量中,，通常有桿狀熱電偶傳感器和薄膜熱電偶傳感器。由于熱電偶的尺寸非常小,，精度比較高的可做到微米的級別，所以能夠比較精確地測量出某一點處的溫度,，加上后期的分析統(tǒng)計,，能夠得出比較全面的分析結(jié)果。這是傳統(tǒng)的水銀溫度計所不能比擬的,，也展示了應(yīng)用新的技術(shù)給科學(xué)發(fā)展帶來的廣闊前景,。
從以上的介紹可以看出，僅僅在生物醫(yī)學(xué)方面,，物理傳感器就有著多種多樣的應(yīng)用,。傳感器的發(fā)展方向是多功能、有圖像的,、有智能的傳感器,。傳感器測量作為數(shù)據(jù)獲得的重要手段，是工業(yè)生產(chǎn)乃至家庭生活所必不可少的器件,，而物理傳感器又是最普通的傳感器家族,，靈活運用物理傳感器必然能夠創(chuàng)造出更多的產(chǎn)品，更好的效益,。