物理传感器在测量领域有何应用?物理传感器面临哪些挑战?

一直以来，物理传感器都是大家的关注焦点之一。因此针对大家的兴趣点所在，小编将为大家带来物理传感器的相关介绍，详细内容请看下文。

一、物理传感器在测量领域的应用

物理传感器的应用范围是非常广泛的，我们仅仅就生物医学的角度来看看物理传感器的应用情况，之后不难推测物理传感器在其他的方面也有重要的应用。

比如血压测量是医学测量中的最为常规的一种。我们通常的血压测量都是间接测量，通过体表检测出来的血流和压力之间的关系，从而测出脉管里的血压值。测量血压所需要的传感器通常都包括一个弹性膜片，它将压力信号转变成为膜片的变形，然后再根据膜片的应变或位移转换成为相应的电信号。在电信号的峰值处我们可以检测出来收缩压，在通过反相器和峰值检测器后，我们可以得到舒张压，通过积分器就可以得到平均压。

让我们再看看呼吸测量技术。呼吸测量是临床诊断肺功能的重要依据，在外科手术和病人监护中都是必不可少的。比如在使用用于测量呼吸频率的热敏电阻式传感器时，把传感器的电阻安装在一个夹子前端的外侧，把夹子夹在鼻翼上，当呼吸气流从热敏电阻表面流过时，就可以通过热敏电阻来测量呼吸的频率以及热气的状态。

再比如最常见的体表温度测量过程，虽然看起来很容易，但是却有着复杂的测量机理。体表温度是由局部的血流量、下层组织的导热情况和表皮的散热情况等多种因素决定的，因此测量皮肤温度要考虑到多方面的影响。热电偶式传感器被较多的应用到温度的测量中，通常有杆状热电偶传感器和薄膜热电偶传感器。由于热电偶的尺寸非常小，精度比较高的可做到微米的级别，所以能够比较精确地测量出某一点处的温度，加上后期的分析统计，能够得出比较全面的分析结果。这是传统的水银温度计所不能比拟的，也展示了应用新的技术给科学发展带来的广阔前景。

二、物理传感器面临的挑战

(一)科学角度

物理传感器在灵敏度、分辨率、测量范围、精度、准确度等方面的前沿进展几乎每天都在扩大。毫无疑问，纳米和量子技术将有助于推动物理和其他传感器的极限。通过使用单光子或纠缠光子或其他量子资源，光学和电子传感器的灵敏度可以提高到所谓的射噪极限以上。

因此，在不久的将来，将有可能开发出能够检测参数的传感器，其精度和分辨率是今天的传感器无法达到的。引力波探测器VIRGO中展示了光的挤压状态对灵敏度的增强。类似的概念可以用于其他高灵敏度量子传感器的开发。新的纳米材料或在纳米尺度出现的效应也可以用来提高传感器的灵敏度，或者开发全新的超微型传感器。

(二)技术角度

传感器面临的挑战是如何大幅降低其成本、尺寸或能耗。

例如，光纤传感器比电子传感器贵得多。因此，为了降低光纤传感器的成本，研究设计这种传感器的新方法、它们的组件或它们的询问方式至关重要。

另一方面，可穿戴设备由于电池充电时间短，使用范围有限。因此，研究为传感器供电的新机制将是有趣的，例如，用人体的热量或运动，或用要监测的参数。在自主汽车中，传感器必须更加笨重和便宜;此外，它们必须具有高度的可靠性和精确性，以及必须快速响应。具有这些属性的传感器将有助于开发更清洁、更可靠、更实惠的自动驾驶汽车。

对传感器产生的数据和信号的处理和解释也是重要的挑战，这也是传感器技术中一个有趣的研究领域。目前，传感器用于实时监测多个物理参数，这种情况在未来不会有太大改变。在许多工业、科学和其他应用中，传感器可以提供大量的数据，这些数据必须被高速收集、存储、处理和解释，以实时提供信息。在这些情况下，人工智能和深度学习中使用的概念和方法以及大数据中使用的技术。

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