电子传感器在日常生活中的应用分析

卢 颖

（山西科泰航天防务技术股份有限公司， 山西 太原 030006）

引言

传感器是电器中的必需元件，随着传感器在应用过程中的技术不断完善，以及相关技术的不断发展，传感器逐渐向智能化、网络化和复合化等方向发展，日常生活中应用到不同类型的传感器，为现实生活带来更多的便利。这既推动了社会经济发展，也使人们的日常生活更加智能化。

1 电子传感器的定义与类别

1.1 电子传感器概述

传感器是电器中的特殊元件，是将各种非电学物理量利用对其具备高敏感性的元件转换为常规电信号，日常家用电器中大多包含这一类特殊的元件。在实际应用过程中，传感器可以根据测量物理指标的变化或是接收输入信息的方式来转换电信号并输出，从而满足对信息的输出、处理、显示、记录、储存和控制等要求。传感器被视为当代信息领域中的重要技术之一，本质上可以代替并延伸人类的感官，在控制功能和自动检查方面有着优越的效果[1]。从结构上来讲，电子传感器由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源等4 个部分组成。其中，敏感元件的主要功能就是感知被测量的指标，并及时输出与测量指标相关的物理量信号。转换元件则是对信号进行处理，将其由物理量信号转换为电信号。变换电路则是在电信号接收的基础上，对其进行相应的处理并输出。而辅助电源则是主要为工作开展提供相应的电力支持，保证电子传感器可以正常应用。

针对传感器技术在国内的专利申请状况，结合关键词检索、IPC 检索和逻辑表达式检索等方式，检索了2018 年12 月31 日前公开的专利申请数据。对我国传感器技术专利申请趋势、技术产出区域分布和主要申请人进行分析。

中国传感器专利历年申请量如图1 所示。由图1可知，中国开始进行传感器研究的时间并不晚，1991年已有1 件相关申请。从历年趋势来看，中国的专利申请集中在1999 年以后，在经历了2005—2007 年的平稳期后，申请量继续增长，并在2016 年达到了顶峰，2017 年和2018 年专利申请的下降，则是由于专利公开的滞后性所导致。

1.2 电子传感器类型

随着科学技术的发展，电子传感器的类型也逐渐趋于多样化，尤其是人工智能的出现，更是推动了电子传感器的发展。不同类型的传感器工作原理也不同，所适用的对象也存在一定的差异。根据使用对象及用途，可以将电子传感器分为速度与加速度传感器、位置传感器、液位传感器、压力敏传感器和热敏传感器等，而根据工作原理，又可以将其划分为振动传感器、生物传感器、真空传感器和气敏传感器等多种类型[2]。类型丰富的电子传感器能够更好地满足人们的需求，并通过相关设备将人类的感官展示出来，进行自动检测和控制。

2 日常生活中电子传感器的应用与发展

2.1 应用于手机

随着科学技术的进步和发展，人们的生活逐渐趋于智能化，尤其是在通讯领域，几乎每个人都拥有一部智能手机，而在智能手机的使用及体验中，传感器发挥着非常重要的作用。每部手机听筒位置附近都有距离传感器，人们在拨打和接听电话的时候，头部会与手机贴合在一起，如果不小心触碰就会产生错误操作，而传感器起到的是监控作用，当头部挨近屏幕时，传感器就能直接检测到物理量的变化，控制屏幕自动熄灭，以免误碰而产生不必要的麻烦。当头部远离屏幕后，屏幕则会再次点亮，以方便人们进行下一步操作。又如，手机屏幕保持同一亮度，则会在光线变化时让人产生不适感。而电子传感器的运用能够对屏幕亮度进行自动调节，并根据光线的明暗调整到适当的亮度，从而保护人们的眼睛。这一功能的实现依靠与手机屏幕上方的光线传感器。除此之外，手机中应用的传感器还有很多类型，如重力传感器、光学传感器等，可以说传感器的运用让手机更加智能，也为人们带来了更多便利、实用的功能。

2.2 应用于家用电器

电子传感器也被广泛应用于家用电器方面，随着人工智能的发展，家居也逐渐向智能化方向发展，为人们的生活带来了更多的便利，原理图如图2 所示。

例如，厨房中常见的电饭煲，就使用了温度传感器。当电饭煲达到一定温度后，就会自动断电并跳闸，避免电饭煲内部构件持续工作，温度一直上升而损坏主板或是埋下安全隐患。空调中也应用了温度控制传感器，使用时预设好温度值，空调在工作中可以通过温度传感器检测温度，当温度低于或高于所设温度值时，空调系统就会自动启动，进行温度调节，使室内温度更加舒适。此外，随着家居智能化发展，逐渐普及的消毒洗碗机中也使用了电子传感器，能够自动调节水温和出水量，并在清洗工作完成后排水并自动烘干。由此可见，电子传感器应用于家用电器，能够为人们的生活带来更大的便利，减轻家务劳动，提高人们生活的幸福感。

2.3 应用于汽车

人们当前的出行方式多样化，其中汽车是出行的主要方式之一，而传感器也被广泛应用在汽车中。例如，为了增强汽车行驶中的安全性，几乎所有的汽车中都装有安全气囊，它在本质上是两种传感器的综合体，分别是加速传感器及压力传感器。当汽车在行驶中突然遭受撞击时，气囊中的传感器就会检测到压力及外力引起的加速度，将命令传达给车辆的控制系统，使安全气囊顺利弹出，保护车上人员的安全。此外，汽车的电子设备系统中也同样应用了传感设备，并成为其中的关键组成部分，有助于完成信息收集。但在汽车领域中使用传感器时，要结合具体情况灵活运用，可以使用单一的传感器，也可以通过设备组合多种传感器，在优势互补的基础上，实现功能最佳。

超声波技术是现代较为先进的技术手段之一，指的是声音频率超过20 kHz，人类无法正常听到的声音。超声频率更高，波长更短，正是由于其具备这些特点，使其传播过程中能够在相应距离内保持良好的方向性，很难因受到外界的影响而发生改变。车辆的自动测距系统，通过发射超声波，对前方直线进行检测，当超声波遇到物体后，则将这一信息传回，得到车辆与物体之间的距离，原理如图3 所示。

2.4 应用于医学领域

随着医学的进步和发展，智能仿生传感器被逐渐投入使用，将电子传感器与人工智能相结合，能够让其更具人性化，同时拥有生物才能具有的功能。例如，器官捐献一直处于紧缺的状态，受到传统思想、身体健康等多方面因素的影响，很少有人愿意主动捐献器官，而基于电子传感器设计智能仿生人工器官，则能够为那些有需要的人带来福音，是医学史上的重要里程碑。

2.5 电子传感器未来发展方向

随着人工智能与物联网的高速发展，对传感器技术的需求不断提高，希望能够实现更快速、更高效、更精准的测量要求，这为传感器未来的发展指明了方向。社会数字化发展对生产成本、质量、方式等产生了积极的影响，为更高质量的传感器元件生产提供了基础。而在人工智能浪潮的推动下，人们对智能传感器的需求也在不断增长，因此，未来发展中传感器必将更加智能，检测准确性也能得到显著的提高[3]。传感器技术的应用安全性将得到进一步提高，对事物的安全检测也会更加敏锐，能够更快地发现不安全的情况。如今，传感器在使用过程中需要定期维护和保养，而在未来的发展中，传感器技术将不断革新，并在使用寿命内进行自主学习，不必再继续维护、修改或校准。随着人工智能技术的发展和革新，芯片级的新技术正在兴起，所组成的印刷电路板外形也越来越小，为传感器的融合提供了更多的可能性。

3 结语

电子传感器在日常生活中的应用非常广泛，对人们的生活与社会经济发展产生了重大的影响。在以往的生活中，人们往往是依靠感觉器官来获取信息、收集信息，但受到客观条件的限制，在研究某些规律时可能会存在困难，电子传感器的应用能够有效解决这一问题。而且在不久的将来，随着传感器技术的不断更新和发展，将营造加更智能化的环境，让人们享受智能化生活。