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前言

《福布斯》杂志：目前甚至在未来几十年影响和改变世界经济结构和人们生活方式的10大科技产品中，传感器被列为10大科技产品之首，预示着春天的到来传感器来了！

物联网是各种信息传感设备与互联网相结合而形成的庞大网络。 物联网的发展需要智能感知、识别和通信等技术支持，而感知的关键是传感器及相关技术。 智能家居控制系统是“心脏”，而传感器是整个控制系统的“静脉”，控制着整个系统的“中枢神经”。 传感器技术的发展对智能家居的快速发展起到了重要作用。

从产业链来看，传感器上游主要是支撑感知层的各种零部件； 中游是由光传输、通信设备、网络设备等组成的传输层； 以项目应用为主，其中智能家居是极为重要的板块之一。

智能家居传感器是家中的“眼睛、鼻子和耳朵”，因为智能家居离不开对居住环境的“人性化”数据采集，即各种物理量、化学量、生物量的转换在家庭环境中进入可测量的电子信号设备和组件。

智能家居领域需要使用传感器来测量、分析和控制系统设置。 家庭中使用的智能设备涉及位置传感器、接近传感器、液位传感器、流量和速度控制、环境监测、安全传感等传感器等技术。

家用消费传感器设备原理

温度感应器

温度传感器利用物质的各种物理性质随温度变化的规律，将温度转换成可用的输出信号。 温度传感器是温度测量仪表的核心部件，品种繁多。 按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。 根据传感器材料和电子元器件的特点，可分为热电阻和热电偶两种。

温度传感器的分类虽然很多，但总的原理是感受温度的变化，使敏感元件（如：热敏电阻、热电偶等）的阻值发生变化，从而改变电路中的输出电压。

两根不同成分的导体（称为热电偶线或热电极）在两端连接形成一个回路。 当两个结点的温度不同时，回路中就会产生电动势。 这种现象称为热电效应，这种电动势称为热电势。 热电偶利用这个原理来测量温度。 直接用来测量介质温度的一端称为工作端，又称测量端，另一端称为冷端，也称为补偿端； 冷端接显示仪表或配套仪表。 显示仪表将指示热电偶产生的热电势。

湿度传感器

在智能家居的控制中，湿度的控制可以提高用户的生活质量，为用户提供良好的生活环境。 在智能家居的湿度控制中，湿度控制主要是通过湿度传感器来实现的。

湿度传感器可以显示空气湿度的具体变化。 在集成系统中，有湿度传感器和放大电路，可以将湿度信息转换成电压信号，传送给计算机系统。 系统将调整方案传送至干燥或加湿器。

温湿度传感器

在智能家居的控制中，温度和湿度的控制是环境控制的重要指标，但只控制单一指标会浪费更多的资源并延长计算时间，需要计算机综合分析。 因此，有必要探索新的传感器应用方法。

温湿度传感器可以实现温度和湿度的同步调节，符合智能家居的理念，具有体积小、功耗低的特点。 温湿度传感器用于控制室内温度和湿度。 传感器芯片可以同时采集温度和湿度信息，在独立的系统中分别计算这两个物理变量，并将其转换成电信号传输到相应的控制终端，实现智能家居。 控制目的。

可见光传感器：将可见光强度的变化转换成电流或电压变化的元件。 光电传感器是以光电元件作为检测元件的传感器。 它首先将测量到的变化转化为光信号的变化，然后借助光电元件将光信号进一步转化为电信号。 光电传感器一般由光源、光路和光电元件三部分组成。

声音传感器

声音传感器的原理很简单。 它主要使用频率响应与人耳相似的电动麦克风。 该电路放大信号并将其发送到电信接口。 声音传感器就像一个麦克风。 它用于接收声波并显示声音的振动图像。 但是数字接触式液位传感器，无法测量噪声的强度。

实际上，信号通过 2 根不同的电线到达数据记录器。 声音传感器具有对声音敏感的内置电容式驻极体麦克风。 声波振动麦克风内部的驻极体膜，引起电容变化，从而产生相应的微小电压变化。 然后将该电压转换成0-5V的电压，通过A/D转换被数据采集器接受并发送到计算机。

气体传感器

气体传感器可用于测量气体的种类、浓度和成分，并能检测气体中的特定成分，并将成分参数转换成电信号。 也称为气体传感器。 主要包括半导体气体传感器、接触式燃烧气体传感器和电化学气体传感器，其中半导体气体传感器应用最多。

气体传感器包括电化学气体传感器、催化燃烧气体传感器、半导体气体传感器、红外气体传感器、光电离气体传感器，可检测有毒气体（甲醛、CO2、CO等）、可燃气体（天然气CH4）、挥发性有机物化合物（挥发性有机化合物）。

具体原理是声波器件表面的波速和频率会随着外界环境的变化而发生漂移。 气体传感器就是利用这种特性，在压电晶体表面镀上一层气敏薄膜，选择性地吸附某种气体。 当气敏薄膜与被测气体发生相互作用（化学作用或生物作用，或物理吸附）时，当气敏薄膜的膜质和电导率发生变化时，压电晶体表面声波的频率会漂移； 气体浓度不同，薄膜质量和电导率的变化程度也不同，即表面声波的频率会发生变化。 也不同。 通过测量声表面波频率的变化，可以得到反应气体浓度变化的准确值。

气体传感器的参数主要包括加热电压、电流、测量电路电压、灵敏度、响应时间、恢复时间、校准气体（0.1%丁烷气体）中的电压、负载电阻值等。

空气质量传感器原理

化学原理

空气中的污染气体附着在金属氧化物表面，金属氧化物的电阻变低，电阻值的变化与污染气体的浓度有关。 空气质量传感器的金属氧化物材料和工作温度不同。 该传感器的金属氧化物不同。 它的材料选择性差，对多种污染气体（甲醛、苯、氨、香烟烟雾、香水）有反应，并利用这种综合反应来表征空气质量。

红外原理

红外气体传感器是根据不同气体分子对近红外光谱的选择性吸收特性，利用气体浓度与吸收强度的关系（朗伯-比尔定律）识别气体成分并确定其浓度的气体传感装置。 当红外线的波长与被测气体的吸收光谱重合时，红外线能量被吸收。 红外光通过被测气体后的光强衰减满足Lambert-Beer定律。

气体浓度越大，光衰减越大。 因此，可以通过测量气体对红外光的衰减来测量气体浓度。 为保证读数的线性关系，待测组分浓度高时，分析仪的测量气室短，最短0.3mm； 浓度低时，测量气室较长，最长>200mm。 吸收后剩余的光能由红外检测器检测。

激光粒子传感器

通过光电转换器转换成电信号，测量颗粒物含量，比其他普通红外测量更准确，可实时测量室内PM2.5、PM1.0、PM10的数据时间。

水传感器

水浸式传感器是基于液体传导的原理。 它使用电极检测是否有水，然后使用传感器将其转换为干接点输出。 基于液体导电原理，通过电极检测是否有水数字接触式液位传感器，再通过传感器转换为干接点输出。 它有两种输出状态：常开和常闭。

浸入式传感器分为接触式浸水探测器和非接触式浸水探测器。

接触式浸水检测仪利用液体传导原理进行检测。 通常情况下，双极探头是空气绝缘的； 在浸水状态下，探头导通，传感器输出干接点信号。 当探头浸入水中约1毫米的高度时，就会产生报警信号。

非接触式水浸式检测仪利用光在不同介质断面的折射和反射原理进行检测。 塑料半球内部装有发光二极管和光电接收器。 当探测器放置在空气中时，由于全反射，大部分LED光子被光电接收器接收； 当接近半球表面时，由于光的折射，光电接收器接收到的入射LED光子会减少，输出会发生变化。 适用于一般腐蚀性导电液体泄漏场所。

门磁传感器

无线门磁由无线发射模块和磁块组成。 无线发射模块上的两个箭头处有一个“钢簧”元件。 当磁铁与钢簧管的距离保持在1.5cm以内时，钢簧管处于断开状态，一旦磁铁与钢簧管的距离超过1.5cm，钢簧管就会闭合，造成短路，报警指示灯亮，同时向主机发送报警信号。 无线门磁的无线报警信号在开阔地可以传输200米，在普通住宅可以传输20米，与周围环境密切相关。

图像传感器

在智能家居中，图像传感器也是重要的应用组件之一。 主要原因是在现代建筑中，需要借助监控设备来实现房屋内部监控和房屋周边监控。 在传统的监控方式中，摄像头主要用于监控，无法将信息传递给用户。 销毁将使用户承担更大的损失。

在智能家居系统中，可以通过PC端的监控将信息发送到用户的手机或电脑上，实现远程监控。 在智能监控中，可以利用图像传感器进行光电转换，主要由CCD和CMOS传感器组成。 组合，通过它可以让数码相机实现对智能家居的全面控制。

红外线感应器

红外传感器是基于红外线反射的原理。 当人体某一部位处于红外区时，红外线发射管发出的红外线因人体的遮挡而反射到红外线接收管，信号通过脉冲电磁阀集成电路，电磁阀接收信号。 然后按指定指令控制阀芯。

红外传感器包括光学系统、检测元件和转换电路三部分。 光学系统按结构不同可分为透射式和反射式。 检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。 最常见的热检测元件是热敏电阻。 当热敏电阻受到红外线辐射时，温度升高，阻值发生变化，通过转换电路输出电信号。

烟雾传感器

防火是通过监测烟雾浓度来实现的。 烟雾报警器使用离子型烟雾传感器。 离子型烟雾传感器技术先进，工作稳定可靠。 广泛应用于各种火灾报警系统。 远优于气敏电阻式火灾报警器。

人体感应器

利用黑体辐射定律，即绝对零以上的所有物体都在不断地向外辐射能量，而物体向外辐射能量的大小及其按波长的分布与其表面温度密切相关。 温度越高，发出的红外辐射越强。 实现对人体进入有效区域的快速、可靠检测，传感器全面支持主流通信协议，实现设备联动的效果，可广泛应用于智能楼宇、酒店节能减排、安防监控等领域。智能家居。