感測效應

感測器獲取部信息的方法稱為“感測效應”，它可以分為物理感測效應、化學感測效應、生物感測效應。

基本介紹

• 中文名：感測效應

感測效應分類

l 物理感測效應：基於物質間的能量傳遞和體積變化，獲取對象的相關信息。在人們的日常生活中，最為常見的感測器就是基於物理感測效應的感測器，例如：

n 公路兩邊天黑時會自動開啟的路燈，它是基於光電效應（物理感測效應之一），感知室外光線強度，並根據光線強度閉合或斷開路燈的供電線路。

n 樓梯和過道中有腳步聲時會自動開啟的路燈，它是基於聲電效應（物理感測效應之一），感知周圍一定範圍內的聲音強度，並根據聲音強度閉合或斷開路燈的供電線路。

n 室內根據溫度自動啟停的空調，它是基於約瑟夫遜效應（物理感測效應之一，亦稱超導體隧道效應），感知室內的溫度，並根據溫度啟動或停止空調的製冷（或制熱）功能。

l 化學感測效應：基於化學反應的因果關係，感知對象的相關信息。

基於化學感測效應的感測器，多用於工業生產中。通過基於化學感測效應的感測器，感知原料和結果物質的含量信息，為生產設備的原料補給控制和結果物質採集控制提供必要的數據支撐。

例如：將具有催化活性的金屬——鈀(Pd)製成一種新型氫敏器件（感測器的識別元件）。當氫氣到達識別元件外表面時,由於鈀的催化分解作用，氫氣將被分解為氫原子，引起識別元件的伏安曲線位移。感測器就可以根據電壓漂移量得知探測區域的氫氣濃度。生產設備則根據濃度值決定是否進行氫氣補給。

l 生物感測效應：基於酶、微生物、細胞、組織和核酸等生物活性，感知對象的相關信息。

基於生物感測效應的感測器，多用於生物科研和醫療領域。通過基於生物感測效應的感測器，感知對象的生物特徵信息，為科學研究和病情診斷提供必要的數據支撐。
例如：將葡萄糖氧化酶包含在聚丙烯醯胺膠體中加以固化，再將此膠體膜固定在隔膜氧電極的尖端上，作為葡萄糖感測器的識別元件。當溶液中的葡萄糖接觸到識別元件時，引起識別元件的伏安曲線位移。感測器就可以根據電壓漂移量得知探測區域的葡萄糖濃度。

感測效應的套用

“感測效應”是感測器研製的基石，不同類型的感測器都是基於某種 “感測效應”進行開發，並套用於我們的生活和工作之中。

常見感測器

常見的感測器包括溫度、濕度、壓力、光電、霍爾（磁性）感測器、微機電（MEMS）感測器和智慧型感測器等。

l 溫度感測器：溫度感測器包括熱敏電阻、半導體溫度感測器和溫差電偶。它根據電阻阻值、熱電偶的電勢隨溫度不同發生有規律的變化，得到所需要測量的溫度值。

l 壓力感測器：壓力感測器在受到外部壓力時，會產生一定的內部結構的變形或位移，並進一步轉化為電熱性的改變，以產生相應的電信號。

l 濕度感測器：濕度感測器分為電阻式和電容式。電阻式濕度感測器利用碳、陶瓷等材料的電阻率的濕度敏感性來探測濕度。而電容式濕度感測器利用材料的介電係數的濕度敏感性來探測濕度。

l 霍爾感測器：霍爾感測器是一種利用霍爾效應製成的磁性感測器，廣泛地套用於工業自動化技術、檢測技術及信息處理等方面。

l 微機電感測器：微機電系統的英文名稱為Micro-Electro-Mechanical Systems，簡稱為MEMS，是一種由微電子和微機械部件構成的微型器件，多採用半導體工藝加工。常見的微機電感測器有壓力感測器、加速度感測器、氣體流速感測器等。

l 智慧型感測器：智慧型感測器（Smart Sensor）是一種具有一定信息處理能力的感測器，它包含了傳統感測器和微處理器兩個部分。原來的傳統感測器，會直接將採集的信號傳送給主機；而智慧型感測器因為多了微處理器這個部分，可以通過微處理器對採集的信號進行分析處理後再傳送給主機。這樣就顯著減小了感測器和主機之間的通信量和主機的處理壓力。此外，智慧型感測器還能進行自檢、診斷和校正。