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工業自動化的發展越來越快，工業4.0是工業自動化現階段目標。對于工業自動化，雖然大家均有所耳聞，但并非所有人對工業自動化都十分了解。為增進大家對工業自動化的認識，本文將對工業自動化必備器件——傳感器予以介紹。經由本文，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，它是感受規定的被測量的各種量并按一定規律將其轉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，輸入可以分成靜態量和動態量。我們可以根據在各個值的穩定狀態下，輸出量和輸入量的關系得到傳感器的靜態特性。傳感器的靜態特性的主要指標有線性度、遲滯、重復性、靈敏度和準確度等。傳感器的動態特性則指的是對于輸入量隨著時間變化的響應特性。動態特性通常采用傳遞函數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鍵的傳感器技術。

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，把被測量的物理量轉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換成為電信號，它直接檢測來自物體的輻射信息，也可以轉換其他物理量成為光信號。其主要的原理是光電效應：當光照射到物質上的時候，物質上的電效應發生改變，這里的電效應包括電子發射、電導率和電位電流等。顯然，能夠容易產生這樣效應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的光的照射，通過類似光敏電阻這樣的器件把光能轉化成為電能，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系，通常是接近線性的關系，這樣計算原始的光信號就不是很復雜了。其它的物理傳感器的原理都可以類比于光電式傳感器。

物理傳感器的應用范圍是非常廣泛的，我們僅僅就生物醫學的角度來看看物理傳感器的應用情況，之后不難推測物理傳感器在其他的方面也有重要的應用。

比如血壓測量是醫學測量中的最為常規的一種。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，它將壓力信號轉變成為膜片的變形，然后再根據膜片的應變或位移轉換成為相應的電信號。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。呼吸測量是臨床診斷肺功能的重要依據，在外科手術和病人監護中都是必不可少的。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，把夾子夾在鼻翼上，當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。

再比如最常見的體表溫度測量過程，雖然看起來很容易，但是卻有著復雜的測量機理。體表溫度是由局部的血流量、下層組織的導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，加上后期的分析統計，能夠得出比較全面的分析結果。這是傳統的水銀溫度計所不能比擬的，也展示了應用新的技術給科學發展帶來的廣闊前景。

從以上的介紹可以看出，僅僅在生物醫學方面，物理傳感器就有著多種多樣的應用。傳感器的發展方向是多功能、有圖像的、有智能的傳感器。傳感器測量作為數據獲得的重要手段，是工業生產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造出更多的產品，更好的效益。

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