據知名咨詢機構IDC于2023年發(fā)布的《中國物聯網連接規(guī)模預測， 2023 — 2027 》報告顯示，2023年中國物聯網連接量超66億個，未來5年復合增長率約16.4%，保持快速發(fā)展，一般來說，每個上線的新物聯網設備都連接了至少4個新傳感器，這意味著每年有數以億計的物聯網傳感器被生產、應用，物聯網傳感器的發(fā)展速度將倍速于物聯網設備本身。

本文來自知名科技咨詢企業(yè)，提出了接下來五年及未來物聯網應用最多、最關鍵的15種傳感器類型，并對應用場景、應用范圍進行了設想。

長期以來，各行業(yè)和公司一直在使用各種傳感器，但物聯網的誕生將傳感器的發(fā)展帶到了一個全新的高度。 物聯網平臺基于各種傳感器感知和提供的各種數據。它們用于收集數據、推送數據并與整個物聯網絡共享。所有這些收集的數據使設備能夠自主運行，整個物聯生態(tài)系統(tǒng)每天都在變得“更智能”。 通過將一組傳感器和通信網絡相結合，設備可以相互共享信息并提高其效率和功能。 ? 以特斯拉汽車為例。汽車上的所有傳感器都會記錄他們對周圍環(huán)境的感知，并將信息上傳到一個龐大的數據庫中。 ? 然后處理數據，并將所有重要的新信息發(fā)送到所有其他車輛。這是一個持續(xù)的過程，整個特斯拉車隊每天都在變得更加智能。 ? 讓我們來看看在物聯網世界中廣泛使用的一些關鍵傳感器。 ?

溫度傳感器

根據定義，“一種用于測量熱量的設備，可以檢測特定來源的溫度物理變化并為設備或用戶轉為電信號數據，稱為溫度傳感器。” 這些傳感器已在各種設備中部署了很長時間。然而，隨著物聯網的出現，溫度傳感器被發(fā)現在更多設備中能發(fā)揮更多作用。 僅在幾年前，它們的用途僅限于空調控制、冰箱和用于環(huán)境控制的相關設備中。然而，隨著物聯網世界的出現，它們已經在制造業(yè)、農業(yè)和健康產業(yè)中發(fā)揮了作用。 在制造業(yè)中，許多機器需要特定的環(huán)境溫度，以及設備溫度。通過這種測量，制造過程可以始終保持最佳狀態(tài)。 另一方面，在農業(yè)中，土壤溫度對作物生長至關重要。這有助于植物的生長，最大限度地提高產量。 ? 以下是溫度傳感器的一些分類： ?

熱電偶：這是用溫度引起電壓變化來測量的設備。隨著溫度升高，熱電偶的輸出電壓升高。

電阻溫度檢測器（RTD）：器件的電阻值與溫度成正比，當溫度升高時電阻值呈正向增加。

熱敏電阻：是一種溫度敏感電阻，其物理電阻隨溫度的變化而變化。

IC（半導體）：它們是線性器件，其中半導體的導電率線性增加，并利用半導體材料的可變電阻特性。它可以提供數字形式的直接溫度讀數，尤其是在低溫下。

紅外傳感器：它通過攔截物體或物質發(fā)射的一部分紅外能量并感知其強度來檢測溫度，僅可用于測量固體和液體的溫度，不能用于氣體，因為它們具有透明性。

接近傳感器

一種檢測附近物體的存在與否以及該物體的特性，并將其轉換為用戶或簡單的電子儀器無需接觸即可輕松讀取的信號的設備。 接近傳感器主要用于零售行業(yè)，因為它們可以檢測運動以及客戶與他們可能感興趣的產品之間的相關性，用戶會立即收到附近產品的折扣和特價通知。 另一個大型且相當古老的用例是車輛。你正在倒車并在倒車時對障礙物發(fā)出警告，這就是接近傳感器的工作。 它們還用于提供商場、體育場或機場等場所的停車位。 以下是一些接近傳感器的分類：

電感式傳感器：電感式接近傳感器用于非接觸式檢測，通過電磁場或一束電磁輻射來發(fā)現金屬物體的存在。它可以比機械開關以更快的速度運行，并且由于其堅固性而更加可靠。

電容式傳感器：電容式接近傳感器可以檢測金屬和非金屬目標。幾乎所有其他材料都是與空氣不同的電介質。它可用于在大量目標物體中檢測非常小的物體。因此，一般用于困難和復雜的應用環(huán)境中。

光電傳感器：光電傳感器由光敏部件組成，利用一束光來檢測物體的存在與否。它是電感式傳感器的理想替代品。用于遠距離感應或感應非金屬物體。

超聲波傳感器：超聲波傳感器也用于檢測目標的存在或測量類似于雷達或聲納測量的距離。這為惡劣環(huán)境和某些苛刻的條件提供了可靠的解決方案。

壓力傳感器

壓力傳感器是一種感應壓力并將其轉換為電信號的裝置。此處，該量取決于施加的壓力水平。 有很多設備依賴于液體或其他形式的壓力。這些傳感器使創(chuàng)建物聯網系統(tǒng)成為可能，以監(jiān)控受壓力推動的系統(tǒng)和設備。如果與設定的標準壓力范圍有任何偏差，設備會通知系統(tǒng)管理員任何應該修復的問題。 部署這些傳感器不僅在制造業(yè)中非常有用，而且在整個水系統(tǒng)和供暖系統(tǒng)的維護中也非常有用，因為它很容易檢測到任何壓力波動或下降。

水質傳感器

水質傳感器主要用于檢測供水系統(tǒng)中的水質和離子含量的監(jiān)測。 水實際上無處不在。這些傳感器發(fā)揮著重要作用，因為它們出于不同目的監(jiān)測水的質量。它們用于各種行業(yè)。 以下是最常用的水質傳感器類型列表：

余氯傳感器：它測量水中的余氯（即游離氯、一氯胺和總氯），氯氣因其效率高而被廣泛用作消毒劑。

總有機碳傳感器：TOC 傳感器用于測量水中的有機元素。

濁度傳感器：濁度傳感器測量水中的懸浮固體，通常用于河流和溪流測量，廢水和流出物測量。

電導率傳感器：在工業(yè)過程中進行電導率測量主要是為了獲取有關水溶液中總離子濃度（即溶解的化合物）的信息。

pH 傳感器：用于測量溶解水中的 pH 值，指示其酸性或堿性。

氧化還原電位傳感器：ORP 測量提供對溶液中發(fā)生的氧化/還原反應水平的觀察。

化學傳感器

化學傳感器應用于許多不同的行業(yè)。他們的目標是指示液體的變化或找出空氣的化學變化。它們在需要跟蹤變化和保護人口安全的大城市中發(fā)揮著重要作用。 化學傳感器的主要用例可以在工業(yè)環(huán)境監(jiān)測和過程控制、故意或意外釋放的有害化學檢測、爆炸物和放射性檢測、宇宙空間站的回收過程、制藥工業(yè)和實驗室等中找到。 以下是最常見的化學傳感器類型：

化學場效應晶體管

化學電阻

電化學氣體傳感器

熒光氯化物傳感器

硫化氫傳感器

非色散紅外傳感器

pH玻璃電極

電位傳感器

氧化鋅納米棒傳感器

氣體傳感器

氣體傳感器類似于化學傳感器，但專門用于監(jiān)測空氣質量的變化和檢測各種氣體的存在。 與化學傳感器一樣，它們被用于制造業(yè)、農業(yè)和衛(wèi)生等眾多行業(yè)，用于空氣質量監(jiān)測、有毒或可燃氣體檢測、煤礦、石油和天然氣行業(yè)的有害氣體監(jiān)測、化學實驗室研究、制造-油漆，塑料，橡膠，制藥和石化等。 以下是一些常見的氣體傳感器：

二氧化碳傳感器

呼吸測試儀

一氧化碳檢測儀

催化珠傳感器

氫傳感器

空氣污染傳感器

氮氧化物傳感器

氧傳感器

臭氧監(jiān)測儀

電化學氣體傳感器

氣體檢測儀

濕度計

煙霧傳感器

煙霧傳感器是一種感應煙霧（空氣中的微粒和氣體）及其水平的設備。 它們已經使用了很長時間。然而，隨著物聯網的發(fā)展，它們現在變得更加有效，因為它們被接入物聯系統(tǒng)，可以立即通知用戶不同行業(yè)發(fā)生的任何問題。 煙霧傳感器廣泛用于制造業(yè)、暖通空調、建筑和住宿設施，以檢測火災和氣體事故。這有助于保護在危險環(huán)境中工作的人們，因為與舊系統(tǒng)相比，整個系統(tǒng)要有效得多。 煙霧傳感器檢測其周圍是否存在煙霧、氣體和火焰。它可以通過光學或物理過程或通過同時使用這兩種方法來檢測：

光學煙霧傳感器（光電）：光學煙霧傳感器利用光散射原理觸發(fā)信號。

電離煙霧傳感器：電離煙霧傳感器基于電離原理工作，電離是一種化學過程，用于檢測引起觸發(fā)警報的分子。

紅外傳感器

紅外傳感器是一種光電傳感器，用于通過發(fā)射或檢測紅外輻射來感知周圍環(huán)境的某些特征。它還能夠測量物體發(fā)出的熱量。 它們現在用于各種物聯網項目，尤其是在醫(yī)療保健中，因為它們使血流和血壓的監(jiān)測變得容易。它們甚至還用于各種常規(guī)智能設備，例如智能手表和智能手機。 其他常見用途包括家用電器和遠程控制、呼吸分析、紅外視覺（即可視化電子設備中的熱泄漏、監(jiān)測血流、藝術史學家查看油漆層下的情況）、可穿戴電子設備、光通信、非接觸式溫度測量、汽車盲角檢測。 它們的使用并不止于此，它們還是確保您家中高級別安防的絕佳工具。此外，它們的應用還包括環(huán)境檢查，因為它們可以檢測各種化學品和熱泄漏。它們將在智能家居行業(yè)中發(fā)揮重要作用，因為它們具有廣泛的應用。

液位傳感器

用于確定在開放或封閉系統(tǒng)中流動的流體、液體或其他物質的液位或數量的傳感器稱為液位傳感器。 與 IR 傳感器（紅外傳感器）一樣，液位傳感器被應用于于廣泛的行業(yè)中。它們主要以測量燃料存量而聞名，但它們也用于處理液體材料的企業(yè)。例如，回收行業(yè)以及果汁和酒精行業(yè)依靠這些傳感器來測量他們擁有的流動資產的數量。 液位傳感器的最佳用例是，打開或封閉容器中的燃料計量和液位、海平面監(jiān)測和海嘯警報、蓄水池、醫(yī)療設備、壓縮機、液壓蓄水池、機床、飲料和制藥加工、高或低位檢測等。

通過傳感器時刻收集所有重要數據，有助于更好地優(yōu)化他們的業(yè)務。通過使用這些傳感器，任何產品經理都可以準確地看到準備分配多少液體以及是否應該加緊制造。 有兩種基本的液位測量類型：

點液位傳感器：點液位傳感器通常檢測特定的液位，并在感測物體高于或低于該液位時通知用戶。它集成到單個設備中以獲取警報或觸發(fā)信息。

連續(xù)液位傳感器：連續(xù)液位傳感器測量指定范圍內的液體或干物料液位，并提供連續(xù)指示液位的輸出數據。最好的例子是車輛中的燃油油位顯示。

圖像傳感器

圖像傳感器是用于將光學圖像轉換為電子信號，以電子方式顯示或存儲信息的器件。 圖像傳感器的主要用途是數碼相機及模塊、醫(yī)學成像和夜視設備、熱成像設備、雷達、聲納、媒體室、生物識別和 IRIS 設備。 圖像傳感器有兩種主要的類型：

CCD（電荷耦合器件）

CMOS（互補金屬氧化物半導體）

雖然每種類型的傳感器使用不同的技術來捕捉圖像，但 CCD 和 CMOS 成像器都使用金屬氧化物半導體，對光的敏感度相同，并且沒有明顯的質量差異。 普通消費者會認為這兩種工藝做出的都是一樣的相機。圖像傳感器與各種不同的設備相連，使其功能更加豐富。 最著名的用途之一包括汽車行業(yè)，其中圖像起著非常重要的作用。借助這些傳感器，系統(tǒng)可以識別駕駛員在道路上通常會注意到的標志、障礙物和許多其他事物。它們在物聯網行業(yè)中扮演著非常重要的角色，因為它們直接影響著無人駕駛汽車的進步。 它們還在改進的安全系統(tǒng)中使用，其中圖像有助于捕獲有關肇事者的詳細信息。 在零售行業(yè)，這些傳感器用于收集有關客戶的數據，幫助企業(yè)更好地了解實際訪問他們商店的人、種族、性別、年齡等數據，零售業(yè)主通過使用這些物聯網傳感器獲得許多有用的數據。

運動檢測傳感器

運動檢測傳感器是一種用于檢測給定區(qū)域內的物理運動并將運動狀況轉化為電信號的電子設備，包括任何物體的運動或人類的運動。 運動檢測在安防行業(yè)中扮演著重要的角色。企業(yè)在不應始終檢測到移動物體的區(qū)域使用這些傳感器，并且安裝這些傳感器后很容易注意到有人的存在。 這些傳感器主要用于入侵檢測系統(tǒng)、自動門控制、柵欄屏障、智能相機（即基于動作的捕捉/視頻錄制）、收費站、自動停車系統(tǒng)、自動水槽/廁所沖洗器、干手器、能源管理系統(tǒng)（即自動照明、交流、風扇、電器控制）等。 另一方面，這些傳感器還可以破譯不同類型的運動，使其在某些行業(yè)中很有用，在這些行業(yè)中，客戶可以通過揮手或執(zhí)行類似動作與系統(tǒng)進行通信。例如，有人可以向零售店中的傳感器揮手，請求幫助做出正確的購買決定。 盡管它們的主要用途與安全行業(yè)相關，但隨著技術的進步，這些傳感器的可能應用數量只會增加。 以下是廣泛使用的主要運動傳感器類型：

被動紅外 (PIR)傳感器：它是檢測體熱（紅外能量）和家庭安全系統(tǒng)中使用最廣泛的運動傳感器。

超聲波：發(fā)出超聲波脈沖并通過跟蹤聲波的速度來測量移動物體的反射。

微波：發(fā)出無線電波脈沖并測量移動物體的反射。它們比紅外和超聲波傳感器覆蓋的面積更大，但它們容易受到電磁干擾。

加速度傳感器

加速度計是一種傳感器，用于測量物體由于慣性力的作用而受到的物理量，并將機械運動轉換為電輸出。它被定義為速度相對于時間的變化率。 這些傳感器現在存在于數以百萬計的設備中，例如智能手機。它們的用途通常包括檢測振動、傾斜和加速度。這非常適合監(jiān)控你的自動駕駛車隊，或使用智能計步器。 在某些情況下，它被用作防盜保護的一種方法，因為如果應該保持靜止的物體被移動，傳感器就可以通過系統(tǒng)發(fā)送警報。 它們廣泛應用于蜂窩和媒體設備、振動測量、汽車控制和檢測、自由落體檢測、飛機和航空工業(yè)、運動檢測、體育學院/運動員行為監(jiān)測、消費電子、工業(yè)和建筑工地等。 加速度計種類繁多，以下幾種主要用于物聯網項目：

霍爾效應加速度計：霍爾效應加速度計使用霍爾原理來測量加速度，它測量周圍磁場變化引起的電壓變化。

電容式加速度計：電容式加速度計根據兩個平面之間的距離感應輸出電壓，電容式加速度計也不太容易受到噪聲和溫度變化的影響。

壓電加速度計：壓電傳感原理是利用壓電效應，基于壓電薄膜的加速度計最適合用于測量振動、沖擊和壓力。

每種加速度計傳感技術都有其自身的優(yōu)勢和折中。在選擇之前，了解各種類型的基本差異和測試要求很重要。

陀螺儀傳感器

用于測量角速率或角速度的傳感器或設備稱為陀螺儀傳感器，角速度簡單地定義為繞軸旋轉速度的測量值。它是一種主要用于導航和測量 3 軸方向上的角速度和旋轉速度的設備。最重要的應用是監(jiān)視對象的方向。 它們的主要應用是汽車導航系統(tǒng)、游戲控制器、相機設備、消費電子產品、機器人控制、無人機和遙控控制直升機或無人機控制、車輛控制/ADAS 等等。 陀螺儀傳感器有幾種不同的類型，需要根據其工作機制、輸出類型、功率、感應范圍和環(huán)境條件進行選擇。

旋轉（經典）陀螺儀

振動結構陀螺

光學陀螺儀

MEMS（微機電系統(tǒng)）陀螺儀

這些傳感器總是與加速度計結合使用，這兩個傳感器的使用為系統(tǒng)提供了更多的反饋。安裝陀螺儀傳感器后，許多設備可以幫助運動員提高運動效率，因為它們可以在體育活動中了解運動員的動作數據。 這只是其應用的一個示例，但是，由于該傳感器的作用是檢測旋轉或扭曲，因此其應用對于某些制造過程的自動化控制至關重要。

濕度傳感器

濕度定義為空氣或其他氣體中的水蒸氣量，最常用的術語是相對濕度 (RH)。 這些傳感器通常結合溫度傳感器一起使用，因為許多制造過程需要嚴格的工作條件。通過測量濕度，你可以確保整個過程順利進行，當有任何突然的變化時，可以立即采取行動，因為傳感器幾乎可以瞬間檢測到變化。 它們的應用和用途可以在工業(yè)和家居領域中找到，用于加熱、通風和空調系統(tǒng)的控制。它們還可以用于汽車、博物館、工業(yè)空間和溫室、氣象站、油漆和涂料行業(yè)、醫(yī)院和制藥行業(yè)，以保護藥品等場景。

光學傳感器

測量光線的物理量并將其轉換為用戶或電子儀器/設備易于讀取的電信號的傳感器稱為光學傳感器。 光學傳感器深受物聯網專家的喜愛，因為它們適用于同時測量不同的事物。該傳感器背后的技術使其能夠監(jiān)測電磁能量，包括電、光等。 這些傳感器已被用于醫(yī)療保健、環(huán)境監(jiān)測、能源、航空航天和更多行業(yè)。有了它們的存在，石油公司、制藥公司和礦業(yè)公司可以更好地跟蹤環(huán)境變化，同時確保員工安全。 它們的主要用途可以在環(huán)境光檢測、數字光開關、光纖通信中找到，由于電氣隔離最適合石油和天然氣應用、民用和交通領域、高速網絡系統(tǒng)、電梯門控制、裝配線零件計數器和安全系統(tǒng)等。 以下是光學傳感器的主要類型：

光電探測器：它使用光電管、光電二極管或光電晶體管等光敏半導體材料制作光電探測器。

光纖：光纖不攜帶電流，因此它不受電氣和電磁干擾，即使在損壞的情況下也不會發(fā)生火花或電擊危險。

高溫計：它通過感應光的顏色來估計物體的溫度，物體根據它們的溫度輻射光并在相同的溫度下產生相同的顏色。

近距離和紅外線：近距離使用光來感應附近的物體，紅外線用于不方便可見光的地方。

結語 很明顯，物聯網已經變得非常流行，當前的趨勢表明物聯網是未來。物聯網幫助各種流程實現自動化，這些系統(tǒng)對普通消費者和企業(yè)都非常有用。 我們尚未看到這項技術的全部潛力，因為通過上述所有傳感器的融合，整個平臺正在變得更加智能。當你注意到所有測量數據都已收集并可以進行分析這一事實時，可以想到物聯網在未來將變得更加智能。 即使目前在物聯網傳感器應用已經非常多，但物聯網才剛剛開始，物聯網傳感器應用仍有無比巨大的空間。

審核編輯 黃宇