人类从诞生至今,就一直锲而不舍地感知、思考和改造世界、完善自我。传感器是人类感知万事万物的测量工具,是人类改造世界画龙点睛的关键科技之一。形象地说,传感器是人类唤醒和看清万事万物的“耳朵”和“眼睛”,物联网就像感知世界的“通灵师”,实现人和物体“对话”、物体和物体之间“交流”。2014年,《福布斯》杂志就报道了,今后几十年内,影响和改变世界经济格局和人们生活方式的10大科技领域,其中,传感器名列10大领域之首,它是一切数据获取的基础设施。而当先进传感器的应用达到一定规模时,往往标志着一个新时代的到来。
科技,让人类的能力圈不断扩大。如果说,机械延伸了人类的体力,计算机延伸了人类的智力,那么,无处不在的传感器,大大延伸了人类的感知力。传感器是一个非常传统的常用词汇,大家在各种词典中可以轻松找到,英文称为Sen-sor或Transducer。“传感器”在新韦式大词典中的定义是:“从一个系统接受功率,通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。根据这个定义,传感器的作用是将一种能量形式转换成另一种能量形式,所以,不少学者也用“换能器-Transducer”来称谓“传感器-Sensor”。其实,传感器并不神秘,一直存在于日常生活中,小到遥控器(超声波、光控)、麦克风(声控)、台灯(光控)、手机按钮(压控),大到锅炉检测、电网传输、医疗器械诊断等,覆盖大大小小不同的场景,也可以这样说,传感技术和传感器是当今工业产品中必不可少的一部分。
简单来说,传感器就是一种检测装置,通常由敏感元件、转换元件、信号调制与转换电路,以及辅助电路组成,可以测量信息,也可以让用户感知信息。通过不同的转换方式,将传感器中的数据或价值信息转换成电信号或其他所需形式的输出,以满足信息的记录、存储、显示、处理、传输和控制等要求。
从这个意义上来看,传感器就是人类感官(视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉器官)创造性地延伸到数字感官,是人类为了更广泛、更深层地探索感知现实世界中那些超出人类基本感觉功能所及的事物的自然属性和运行规律,而发明和制作的一些灵巧可靠的器具,可以获得更易于被人类识别和理解的定性、定量认知。
传感器作为当今尖端的技术之一,已成为最具发展前景的工业技术。20世纪80年代初期,美国就建立了一个全国性的技术团队,促进全国传感器技术的发展;日本在六项关键技术中,把传感器技术列为国家重点发展技术之首;英、法、德等国在高科技发展的规划中,都把传感器作为重点发展的技术,并将其研究成果、生产技术、制造设备纳入核心技术行列。《福布斯》杂志早就预测,未来十年,传感器产业将会对全球经济和人民生活产生巨大影响。传感器是人类感知世界的一种手段,也是改造世界的关键技术。按照科技发展的阶段划分,可分为“远古时代开启人类传感器的雏形”“机械化时代的简单传感器”“电气自动化时代丰富多彩的传感器”和“现代智能化传感器”四个发展时期。而当先进传感器的应用达到一定规模时,往往标志着一个新时代的到来。中国是具有悠久历史的古国之一,也是世界上最早开创原始“传感器具”的国家。从仰韶文化时期发明的陶质量具开始,继而有商代骨尺、楚墓天平、日晷仪、地动仪等一系列最早的度量衡传感器问世,为世界传感器文明留下了浓重的传感文化。