盘点物联网领域常用的传感器

在物联网(IoT)快速发展的今天，传感器作为物联网的“眼睛”和“耳朵”，在数据采集和智能决策中扮演着至关重要的角色。它们将物理现象转换成电信号，这些信号随后由物联网设备处理和传输。物联网中传感器和执行器的工作原理基于这一转换过程。传感器有多种类型，每种类型都针对特定应用而设计。了解物联网中不同类型的传感器对于物联网专业人士来说至关重要。

物联网技术正在推动一场传感器的变革，使得各种物理传感器能够更便捷地将数据传输到虚拟仪表板，这一过程中几乎不需要任何人工干预。蜂窝物联网与LPWAN(低功耗广域网)等最新技术的进步，使得传感器的使用方式发生了根本性的变化，实现了从间断性测量到工业与消费应用中连续、实时远程监控的转变。

广义上讲，传感器是检测和响应环境变化的设备。输入可以来自各种来源，如光、温度、运动和压力。传感器输出有价值的信息，如果它们连接到网络，它们可以与其他连接的设备和管理系统共享数据。

物联网传感器的类型很多，应用和用例的数量更多。以下是10种比较流行的物联网传感器类型及其一些用例。

一、什么是传感器?

1. 定义与本质

传感器(Sensor)是一种能够感知外部物理、化学、生物等信息，并将其转换为电信号或其他可读信号的装置或器件。它的主要作用是“感知”和“转化”，即捕捉环境变化并将其转化为人类或机器能够理解的信号形式。

2. 举例理解

温度传感器可以检测当前的气温，并反馈给空调系统，实现自动控温;

光传感器可以识别光线强弱，自动调节手机屏幕亮度;

加速度传感器能识别手机的方向、移动状态，实现自动横屏或计步功能。

简而言之，传感器就像是设备的“眼睛”“耳朵”“皮肤”，赋予机器感知环境的能力。

二、传感器的工作原理

传感器的核心在于信号的获取与转换。其工作通常分为以下三步：

感知阶段：传感器的敏感元件直接与被测量(如温度、压力、湿度)接触;

转换阶段：通过物理、化学等效应将外部变化转化为电信号;

输出阶段：信号调理电路将转换后的微弱电信号进一步放大、滤波，最终传输给处理系统。

例如，热电偶利用温差产生微电压，通过电路测量其电压大小即可得出温度。

01 温度传感器温度传感器测量热源中的热能，使其能够检测温度变化并将这些变化转化为数据。

制造业中使用的机械通常要求环境和设备温度处于特定水平。同样，在农业内部，土壤温度是作物生长的关键因素。

02 湿度传感器湿度传感器用于测量空气或其他气体中的水蒸气量，常见于工业和住宅领域的加热、通风和空调(HVAC)系统中。它们可以在许多其他领域发现，包括医院，和气象站报告和预测天气。

03 压力传感器压力传感器可以感知气体和液体的变化。

当压力发生变化时，传感器会检测到这些变化，并将其传达给连接的系统。常见的使用案例包括泄漏测试，这可能是衰减的结果。压力传感器在水系统的制造中也很有用，因为它很容易检测到压力的波动或下降。

04 近距离传感器近距离传感器用于对传感器附近的物体进行非接触检测。这些类型的传感器通常会发出电磁场或红外等辐射束。接近传感器有一些有趣的使用案例。

比如，在零售业中，近距离传感器可以检测到顾客和他或她感兴趣的产品之间的运动。

用户可以得到位于传感器附近的产品的任何折扣或特别优惠的通知。接近传感器还可用于商场、体育场和机场的停车场，以指示停车场的可用性。它们还可用于化工、食品和许多其他类型行业的装配线上。

05 液位传感器液位传感器用于检测液体、粉末和颗粒状材料等物质的液位。

许多行业，包括石油制造、水处理、饮料和食品制造工厂都使用液位传感器。废物管理系统提供了一个常见的使用案例，因为液位传感器可以检测垃圾桶或垃圾箱中的废物水平。

06 加速度计加速计可以检测物体的加速度，即物体的速度随时间的变化率。加速计还可以检测重力的变化。

加速计的应用案例包括智能计步器和监控驾驶车队。它们还可以用作防盗保护，在本应静止的物体被移动时向系统发出警报。

07 陀螺仪陀螺仪传感器测量角速率或速度，通常定义为测量速度和围绕轴的旋转。

使用案例包括汽车，如汽车导航和电子稳定控制(防滑)系统。其他的使用案例包括视频游戏的运动传感，以及相机抖动检测系统。

08 气体传感器这些类型的传感器监测和检测空气质量的变化，包括有毒、可燃或有害气体的存在。

使用气体传感器的行业包括采矿、石油和天然气、化学研究和制造。一个常见的消费者使用案例是许多家庭中使用的熟悉的二氧化碳检测器。

09 红外线传感器这些类型的传感器通过发射或检测红外辐射来感知周围环境的特征。它们还可以测量物体发出的热量。

红外线传感器被用于各种不同的物联网项目，包括医疗保健，因为它们简化了对血流和血压的监测。电视机使用红外传感器来解释遥控器发送的信号。

另一个有趣的应用是，艺术史学家使用红外传感器来查看绘画中的隐藏层，以帮助确定一件艺术品是原始的还是伪造的，或者是经过修复过程而改变的。

10 光学传感器光学传感器将光线转换成电信号。光学传感器有许多应用和使用案例。

在汽车行业，汽车使用光学传感器来识别标志、障碍物和其他驾驶员在驾驶或停车时会注意到的东西。

在无人驾驶汽车的发展中，光学传感器发挥了很大的作用。

光学传感器在智能手机中非常常见。例如，环境光传感器可以延长电池寿命。

光学传感器还用于生物医学领域，包括呼吸分析和心率监测器。

物联网传感器的类型

物联网传感器从环境监测到工业控制，传感器种类繁多且各具特色。常见的物联网传感器类型如下表格。这些传感器共同构建了一个智能、互联的生态系统，能够实时感知和反馈各种环境数据，为智慧城市、工业物联网和智能家居等领域提供技术支持。

传感器类型功能描述常见应用

温度传感器测量环境或设备的温度，用于气候监控、工业生产、农业等领域。HVAC系统、冷链物流、智能农业、数据中心温控。

湿度传感器监测空气中的湿度水平，通常与温度传感器配合使用，应用于环境监测、农业、工业控制。温室种植、仓库管理、智能家居空气质量监控。

压力传感器测量液体或气体中的压力，广泛用于工业控制、流体监控和环境监测。水管压力监控、汽车轮胎气压监测、气体流量控制。

光传感器检测光的强度或变化，应用于智能照明、自动控制和环境监测中。自动照明系统、智能手机光感、环境光监测。

声音传感器检测和分析声波信号，用于监控噪声水平、语音或其他音频信号。语音识别设备、噪声监控、智能扬声器、工业噪音监控。

气体传感器检测空气中的气体成分及浓度，用于空气质量监测、工业气体泄漏检测等。室内空气质量监测、工业气体泄漏检测、烟雾报警器、温室气体监测。

红外传感器探测红外线辐射，感知物体温度或移动，广泛用于安防和自动控制领域。自动门、人体存在检测、火灾报警器、热成像。

距离传感器检测物体与传感器之间的距离或接近度，应用于自动化、机器人导航、车辆检测等。自动停车系统、机器人导航、生产线自动检测、安防监控。

液位传感器检测液体的高度或液位，常用于水箱液位监控、工业液体管理和环境监测。水箱液位监测、油罐液位检测、工业液位管理。

物联网+传感器的的用途

物联网于传感器的搭配可以降低生产成本并显著缩短交货时间。这是因为物化促进了将数字数据、自动化和虚拟操作引入生产流程，从而实现了工程链和供应链的更高集成。

如基于 AI 的需求规划或引入规划的精确模拟允许开发或设计人员缩短或跳过某些流程。

此外，在设计办公室和生产现场之间及时同步 BOM(物料清单)将防止倒车制造过程或产生有缺陷的目标。如果数据可以在制造商和材料供应商之间同步，则可以在最佳时间自动提供材料。

物联网传感器凭借其广泛的应用场景和灵活的配置方式，成为推动现代工业和生活方式变革的核心力量。从温度、湿度等环境参数的监控到复杂生产流程的自动化管理，它们在优化资源分配和提升工作效率方面展现了巨大潜力。通过精确的数据采集与实时反馈，这些传感器不仅改变了企业的生产方式，也正在深刻影响着我们日常生活的方方面面。