智能“傳感”，“感知”天下

褚君浩

如果把智能系統比作“人”，那么傳感器就是“人”的感覺器官。不同類型的傳感器，感知周圍環境并把數據傳遞給系統進行計算，對情況進行實時分析、判斷和應對。隨著數字化智能化不斷深入，各式各樣傳感器的用武之地大為拓寬，為人類創造美好生活發揮著巨大作用。

? 一部智能手機里有上百個傳感器：有用于攝像的CMOS圖像傳感器，有用于檢查環境明暗的環境光傳感器，還有用于導航的地磁傳感器、陀螺儀……正是基于這些傳感器，手機里的各種應用軟件才能流暢工作，手機才能成為集工作、生活、娛樂于一體的便攜式智能設備，帶來人們生活方式的巨大變化。風云衛星上的可見和紅外光電傳感器，能夠不分晝夜地獲取大氣信息，精準預測天氣，甚至在月球上、火星上都有傳感器工作，幫助人類探索宇宙奧秘。

? 1821年，科學家利用材料因溫差產生電壓的原理，研制出世界上第一個傳感器——溫度傳感器。最初，人們直接利用光、熱、電、力、磁等物理效應制備各種傳感器，這些傳感器尺寸大、靈敏度低、使用不方便。20世紀70年代，出現了將敏感元件與信號電路進行一體化設計的集成傳感器，如熱電偶傳感器、霍爾傳感器、光敏傳感器等。這類傳感器由半導體、電介質、磁性材料等固體元件構成，輸出模擬信號。上世紀末開始，數字化傳感器快速發展，通過“模擬/數字”轉換模塊，實現數字信號輸出。數字化傳感器集成智能化處理單元，可以自動采集、處理數據，并能根據環境自動調整工作參數，數碼相機中的光敏元件就是其代表產品。

? 總的來說，傳感器的工作原理是某些物質的電學特性會隨環境因素變化。例如鉑在不同溫度下電阻率不同，硅在可見光照射下電阻會減小，石英受到壓力后表面會產生電荷。利用電阻與溫度的對應關系，可以制成溫度傳感器，進一步給敏感元件添加隔熱結構，依據敏感元件溫度變化與紅外輻射能量之間的關系，可以制成紅外傳感器。在此基礎上，還可以根據目標溫度與紅外輻射能量之間的關系，制造出非接觸測溫傳感器。人們熟悉的用來測量體溫的額溫槍就利用了這一原理。借助豐富的物理和化學效應，人們制備出靈敏度比狗鼻子高1000倍、可以“聞到”氣體分子的“電子鼻”，以及可以在黑夜中觀察物體的紅外相機等種類豐富、功能強大的傳感器。

傳感器技術已經成為國際上信息高端器件領域的研究前沿，在人工智能、智慧城市、5G通信、航空航天、生命健康等領域均發揮著不可替代的作用。 （摘自《人民日報》海外版 ）