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浅析物理传感器在智能家居控制系统中的应用


   物理传感器是检测物理量的传感器。它是利用某些物理效应,把被测量的物理量转化成为便于处理的能量形式的信号的装置。其输出的信号和输入的信号有确定的关系。主要的物理传感器有光电式传感器、压电传感器、压阻式传感器、电磁式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等。
  作为例子,让我们看看比较常用的光电式传感器。这种传感器把光信号转换成为电信号,它直接检测(检查并测试)来自物体的辐射信息,也可以转换其他物理量成为光信号。其主要的原理是光电效应:当光照射到物质上的时候,物质上的电效应发生改变,这里的电效应包括(bāo kuò)电子发射、电导率和电位电流等。显然,可以容易产生这样效应的器件成为光电式传感器的主要部件,比如说光敏电阻(resistance)。这样,我们知道了光电传感器的主要工作流程(liú chéng)就是接受相应的光的照射,通过(tōng guò)类似光敏电阻这样的器件把光能转化成为电能,然后通过放大和去噪声的处理,就得到了所需要的输出的电信号。这里的输出电信号和原始(Original)的光信号有一定的关系,通常是接近线性的关系,这样计算原始的光信号就不是很复杂了。其它的物理传感器的原理都可以类比于光电式传感器。
  物理传感器(transducer)的应用范围(fàn wéi)是非常广泛(extensive)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。智能生活具备延展性和自我成长性,借助统一的云服务实现各种智能家居产品与各种专长的服务部门和机构紧密性合作,迅速构建出智能生活门户,从生活资讯,到健康诊疗;从远程门锁控制,到合理家庭用电策略建议部署,从严谨的家庭安防,到细微的家庭环境质量分析建议部署,全方位的体现智能生活的精彩。我们通常的血压测量都是间接测量,通过(tōng guò)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(transducer)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(peak)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(diagnosis)肺功能的重要依据(yī jù),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(resistance)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。智能家居利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。智能生活具备延展性和自我成长性,借助统一的云服务实现各种智能家居产品与各种专长的服务部门和机构紧密性合作,迅速构建出智能生活门户,从生活资讯,到健康诊疗;从远程门锁控制,到合理家庭用电策略建议部署,从严谨的家庭安防,到细微的家庭环境质量分析建议部署,全方位的体现智能生活的精彩。体表温度是由局部的血流量、下层组织的导热情况(Condition)和表皮的散热情况等多种因素(factor)决定的,因此测量皮肤温度要考虑(consider)到多方面的影响(influence)。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,所以可以比较精确地测量出某一点处的温度,加上后期的分析(Analyse)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宽阔前景。
  从以上的介绍可以看出,仅仅在生物医学方面,物理传感器就有着多种多样的应用。传感器的发展方向是多功能、有图像的、有智能(intelligence)的传感器。传感器测量作为数据获得的重要手段,是工业生产乃至家庭生活所必不可少的器件,而物理传感器又是最普通的传感器家族,灵活运用物理传感器必然可以创造出更多的产品(Product),更好的效益(benefit),在智能家庭控制(control)系统(system)上利用好传感器可以极大地提高其控制精度。