谷守良

【摘 要】近年來，數(shù)字傳感器的應(yīng)用變得越來越廣泛，在生活、工程、安全等方面都起到了不可替代的作用。數(shù)字傳感器通常用來記錄和顯示數(shù)據(jù)，有時也會通過檢測結(jié)果來對電流或者水流等負(fù)載量進(jìn)行控制。數(shù)字傳感器能準(zhǔn)確的顯示出各種測量數(shù)據(jù)，也能夠更為精準(zhǔn)地測量各種數(shù)值，能夠達(dá)到各種高精度實驗和控制場景的要求。此文就數(shù)字傳感器的應(yīng)用與原理進(jìn)行簡單闡述，希望通過此文讀者能夠?qū)?shù)字傳感器有一些初步的認(rèn)識和理解。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字；傳感器；應(yīng)用

0 前言

各類科學(xué)實驗中，數(shù)據(jù)的測量是實驗成敗的關(guān)鍵。如果單靠人力來進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，難免會出現(xiàn)各種各樣的誤差和錯誤。傳感器則能有效地解決這類問題，相比人力測量，使用傳感器能極大程度上避免了錯誤的發(fā)生，但是誤差問題卻依舊存在。隨著傳感器的發(fā)展，數(shù)字傳感器的出現(xiàn)有效地解決了錯誤和誤差問題，并且數(shù)據(jù)的讀取和記錄方式也給科研人員帶來了極大的便利?，F(xiàn)在，數(shù)字傳感器得到了廣泛的應(yīng)用，從航空航天到個人消費電子，它們的身影無處不在。

1 數(shù)字傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域范例

1.1 傳感器在停車場的應(yīng)用

很多國外汽車廠商已經(jīng)開發(fā)出了自動泊車系統(tǒng)，并已配裝了許多高端車型，這是數(shù)字傳感器應(yīng)用很成功的一個范例。該系統(tǒng)是通過傳感器發(fā)射信號并接收反射信號，來計算車與墻壁、車與車之間的間距，再通過智能程序控制汽車走位，來實現(xiàn)智能泊車。常見的包括射頻，紅外或者超聲波等傳感器，許多停車場的墻壁上也安裝了此類傳感器，當(dāng)汽車距離墻壁太近時，系統(tǒng)將報警提醒駕車人，以免發(fā)生事故。這些系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了泊車的安全系數(shù)，方便了司機們的起車和泊車，同時對停車場的管理帶來了極大的便利。

1.2 傳感器在儀器電路中的應(yīng)用

傳感器在儀器電路中的應(yīng)用也十分廣泛。日常生活中的很多常見的物品都運用到了數(shù)字傳感器。例如菜市場常見的電子秤，大街上常見的路燈，家里常用的壓力鍋……這些物品中的數(shù)字傳感器能夠?qū)⑽覀兯璧臄?shù)據(jù)更快更準(zhǔn)確的顯示在我們眼前。有些傳感器負(fù)責(zé)檢測有用的數(shù)據(jù)供人們查看，而有些傳感器能保護(hù)設(shè)備儀器甚至人身的安全。這類傳感器通過將檢測到的物理信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過程序處理，對相關(guān)負(fù)載進(jìn)行控制，使儀器維持在安全的狀態(tài)?？傊瑪?shù)字傳感器在各類儀器中的應(yīng)用必不可少。

1.3 傳感器在水利工程方面的應(yīng)用

在水利工程方面，傳感器的應(yīng)用也尤為廣泛，例如控制壓強和溫度的壓力傳感器和溫度傳感器。傳感器可以將非電信號的變化轉(zhuǎn)換為電信號，以水位傳感器為例，當(dāng)傳感器中的線圈固定不動，氣壓推動隔膜帶動磁芯使其與線圈之間的相對位置發(fā)生變化，線圈的電感量發(fā)生變化，導(dǎo)致線圈中電流變化，通過感應(yīng)電阻轉(zhuǎn)換成變化的電壓輸出變量，由此實現(xiàn)了水位由非電信號到電信號的變換。這些傳感器除了能及時地掌握工程狀況，確保其安全外還能滿足對工程進(jìn)度的診斷、預(yù)測以及研究。數(shù)字傳感器在水利工程方面的應(yīng)用使得工作人員能更加科學(xué)有效的做好工程的控制和規(guī)劃，也杜絕了工作人員依靠經(jīng)驗判斷而導(dǎo)致工程出現(xiàn)安全隱患。水利工程方面?zhèn)鞲衅鞯膽?yīng)用還體現(xiàn)在了位移傳感器上，例如三汊河河口閘工程中應(yīng)用了位移傳感器，該工程2008年3月完工后，歷經(jīng)3個多月時間運行，使用情況良好，未發(fā)現(xiàn)任何質(zhì)量問題，有效地保證了水閘的自動化控制運行，達(dá)到了理想的改造目的。

2 常見的部分?jǐn)?shù)字傳感器的介紹

2.1 三軸數(shù)字磁傳感器

三軸數(shù)字磁傳感器能夠?qū)λ俣?、方向、加速度的變化甚至最?xì)微的運動做出立即響應(yīng)。地球磁場在三維坐標(biāo)系中可以將地球磁場分為垂直分量和兩個水平分量，常見的三軸數(shù)字磁傳感器HMC5883L就是用來采集這三個分量的值。該傳感器目前有應(yīng)用于家庭游戲機Wii，以及更多的日常常見的電子用品中。由于三軸數(shù)字磁傳感器對于運動的響應(yīng)特別明顯，對于細(xì)微的運動也格外地敏感，三軸數(shù)字磁傳感器運用到了我們?nèi)粘Ｉ钪行枰ㄟ^微小的變化來進(jìn)行控制的機器上，例如手機、平板、筆記本電腦……如今，越來越多的電子設(shè)備朝著便攜的方向發(fā)展。而便攜所帶來的隱患就是機器的易損毀。于是，技術(shù)人員們就在嘗試著研發(fā)出更加穩(wěn)定可靠的便攜式設(shè)備。三軸數(shù)字磁傳感器極大地推進(jìn)了這方面的研究，這種傳感器通過對設(shè)備周邊環(huán)境的變化對機器所處的位置進(jìn)行判斷，并在適合的時候加以保護(hù)。

2.2 數(shù)字電容式傳感器

數(shù)字電容式傳感器是將機械位移量轉(zhuǎn)換為電容量變化的傳感器?；阪i相環(huán)的頻率-數(shù)字轉(zhuǎn)換原理，當(dāng)振蕩器接收到信號時，會發(fā)射一個響應(yīng)頻率的信號。鑒相器通過對這兩個信號的相位差的判斷繼續(xù)輸出一個數(shù)字信號。而這個數(shù)字信號就會對應(yīng)地轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的數(shù)據(jù)來控制振蕩器，從而影響環(huán)路的振蕩頻率。而其他的影響因素則為板間距離和正對面積。當(dāng)這些量的數(shù)值發(fā)生改變的時候，傳感器所顯示的數(shù)值就會發(fā)生變化。如今，機電一體化發(fā)展迅速，就出現(xiàn)了一種數(shù)字電容式液位傳感器，它替代傳統(tǒng)投入浮子式油箱液位傳感器。利用電容量隨電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)變化這一原理，通過測量變化的電容量得到剩余燃油量，同時監(jiān)控油箱內(nèi)部的溫度。數(shù)字電容式液位傳感器有自補償功能，消除了溫度和燃油雜質(zhì)對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，無可動部件的設(shè)計增加了它的使用壽命，令測量結(jié)果準(zhǔn)確，實時。不僅如此，生活中所用到的可以通過旋轉(zhuǎn)旋鈕控制燈光亮度的臺燈正是運用了通過改變正對面積進(jìn)而改變電容進(jìn)而改變信號的原理。現(xiàn)今生活中，數(shù)字電容式傳感器更是應(yīng)用在了觸摸屏上、導(dǎo)航系統(tǒng)中、游戲設(shè)備里……可謂處處皆有數(shù)字電容式傳感器的身影。

2.3 水利工程方面應(yīng)用的傳感器

在水利工程方面，比較常見的一種傳感器是網(wǎng)絡(luò)數(shù)字水位傳感器。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字水位傳感器在普通的數(shù)字水位傳感器的基礎(chǔ)上添加了通訊技術(shù)，使得傳感器不僅具有自我檢測、自我校準(zhǔn)、自我診斷的功能，還添加了網(wǎng)絡(luò)通訊的功能，更加方便了用戶的使用。在全自動洗衣機里就應(yīng)用到了水位傳感器。我們常見的水位傳感器有兩種：開關(guān)式和電子式。開關(guān)式水位開關(guān)由于檔位少，不能滿足對于水的多方面控制，現(xiàn)在很少再采用，而電子式水位開關(guān)檔位多、線路少、精度較高且具有較強的防浪涌功能等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于各種實用水位采集中。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字水位傳感器的應(yīng)用可以預(yù)防一些災(zāi)情的發(fā)生，通過各種電路的檢測，實時掌握水位情況，并通過網(wǎng)絡(luò)通訊，使工作人員更及時地掌握水位情況，在災(zāi)情的預(yù)防和情勢的控制上更加的便利。

3 結(jié)語

數(shù)字傳感器的發(fā)明是人類社會的一大進(jìn)步，也為科技的進(jìn)步奠定了優(yōu)良的基礎(chǔ)，為科研人員的工作提供了便利和更加精準(zhǔn)的實驗結(jié)果，讓各類實驗在得出結(jié)果的過程中能夠利用更為準(zhǔn)確的數(shù)值測量得更為客觀、正確，方便科研人員得到更加精準(zhǔn)無誤的結(jié)論。不僅如此，數(shù)字傳感器在日常生活中的運用也讓人們的生活更加的安全、便利。隨著科技的進(jìn)步，數(shù)字傳感器的運用會越來越普遍，人們將在生活得各個角落都運用到數(shù)字傳感器。數(shù)字傳感器在生產(chǎn)生活中的地位將越來越穩(wěn)固，越來越不可替代。也會隨著數(shù)字傳感器的大量使用，它的許多弊端也會逐漸顯現(xiàn)出來，但這并不影響人們對它的應(yīng)用。科研人員們將會在實踐中不斷地改進(jìn)、完善數(shù)字傳感器，讓數(shù)字傳感器更好地為人們服務(wù)、提供便利。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：湯靜]