物联网领域应用的常见传感器

物联网指的是将各种信息传感设备，如射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等各种装置与互联网结合起来形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别、管理和控制。

按照一般的划分，物联网在结构上分为感知层、网络层和应用层三个部分。其中感知层作为网络层传输的数据源头、应用层计算的数据基础，更是起到了至关重要的作用，而构成感知层的最重要的组件之一就是各种各样的传感器。传感器是物联网的基础，智能传感器和核心元器件更是物联网最基础的产业，其技术水平同时也是影响物联网应用普及的关键因素。

利用多种类型的传感器和分布广泛的传感器网络，可以实现对某个对象的实时状态的获取和特定对象行为的监控，如使用分布在市区的各个噪音探头检测噪音污染，通过二氧化碳传感器监控大气中二氧化碳的浓度，通过GPS标签跟踪车辆位置，通过交通路口的摄像头捕捉实时交通流程等。

按照不同的划分方式，传感器可以被分为不同的类别。例如按照被测的非电物理量划分，可以分为压力传感器和温度传感器等。按照将非电物理量转换为电物理量时的工作方式划分，可以分为能量转换型（工作时不需要额外的能量接入）和能量控制型（工作时需要额外的能量接入）等。此外还可以按照制造工艺，分为陶瓷传感器和集成传感器等。

距离传感器

距离传感器根据测距时发出的脉冲信号不同，可以分为光学和超声波两种。二者的原理相似，都是通过向被测物体发送脉冲信号，接收反射，然后根据时差、角度差和脉冲速度计算出被测物体的距离。

距离传感器被广泛应用于手机和各种智能灯具中，产品可以根据用户在使用过程中的不同距离产生不同的变化。

光传感器

光传感器的工作原理就是利用光电效应，通过光敏材料将环境光线的强弱转换为电量信号。根据不同材质的光敏材料，光传感器又会有各种不同的划分和敏感度。光传感器主要应用在电子产品的环境光强监测上。数据显示在一般的电子产品中，显示器的电量消耗高达总电量消耗的三成以上，因此随着环境光强的变化改变显示屏的高度就成了最关键的节能手段。另外也能智能地让显示效果更加柔和和舒适。

温度传感器

温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，来通过温敏元件感知被测物体温度的变化，而后者是使温度传感器与待测物体保持一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线强弱，从而计算出温度的高低。

按照传感器材料及电子元件特性还可分为热电阻和热电偶两类。

温度传感器的主要应用在智能保温和环境温度检测等和温度紧密相关的领域。

烟雾传感器

烟雾传感器根据探测原理的不同，常用的有化学探测和光学探测两种。化学探测利用放射性241元素，在电离状态下产生的正、负离子在电场作用下定向运动产生稳定的电压和电流。一旦有烟雾进入传感器，影响了正、负离子的正常运动，使电压和电流产生了相应变化，通过计算就能判断烟雾的强弱。光学探测通过光敏材料，正常情况下光线能完全照射在光敏材料上，产生稳定的电压和电流。一旦有烟雾进入传感器，则会影响光线的正常照射，从而产生波动的电压和电流，通过计算也能判断出烟雾的强弱。

烟雾传感器主要应用在火情报警和安全探测等领域。通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范，烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种先进技术，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。

心律传感器

常用的心律传感器主要利用特定波长的红外线对血液变化的敏感性原理。由于心脏的周期性跳动，引起被测血管中的血液在流速和容积上的规律性变化，经过信号的降噪和放大处理，计算出当前的心跳次数。

根据不同人的肤色深浅不同，同一款心律传感器发出的红外线穿透皮肤和经皮肤反射的强弱也不同，这造成了测量结果方面一定的误差。通常情况下一个人的肤色越深，则红外线就越难从血管反射回来，从而对测量误差的影响就越大。

目前心律传感器主要应用在各种可穿戴设备和智能医疗器械上。

角速度传感器

角速度传感器应用Coriolis力原理，内置特殊的陶瓷装置，大大简化了设备结构和电路装置，从而具备优越的操作特性。角速度传感器也称为陀螺仪，它基于角动量守恒的原理设计，是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或两个轴的角运动检测装置。一般的角速度传感器由一个位于轴心且可旋转的转子构成，通过转子的旋转和角动量的改变反应物体的运动方向和相对位置信息。

角速度传感器目前广泛应用于手机、导航定位以及AR、VR等领域。

除了上面提到的传感器，物联网中常见的还有气压传感器、加速度传感器、湿度传感器以及指纹传感器等。虽然他们的工作原理各有不同，但最基本的原理都是上述提到的，即通过光波、声波、特殊材料甚至化学原理将待测量转化为电学量，只不过大多都根据特定的领域在一般原理的基础上做了升级和扩展。