數(shù)年前，當(dāng)喬布斯拿著蘋果手機“晃一晃”就可以讓它有所反應(yīng)的時候，手機的智能化時代真正開始了。幾年后，手機從一種通訊工具變成了一個人們離不開的伙伴。
讓手機具備這樣“魔力”的，是觸摸屏、陀螺儀、加速度計等各式各樣的傳感器。
——觸摸屏是一種電容觸摸傳感器。用于感受手機位置和運動的，是陀螺儀和加速感應(yīng)器。當(dāng)你接電話把耳朵貼到屏幕上時，讓屏幕變暗并關(guān)閉觸摸屏的是紅外線接近傳感器。根據(jù)環(huán)境光線強弱自動調(diào)節(jié)屏幕亮度的，是環(huán)境光傳感器。當(dāng)然，還有用于導(dǎo)航的“指南針”——磁阻傳感器，以及用光電傳感器制作的攝像頭。
在9月9日的發(fā)布會上，最大的亮點還是蘋果在傳感器運用上的突破。iPhone 6手機增加了集合多種傳感器的動作協(xié)感應(yīng)器，可以用來測量海拔高度的氣壓傳感器，可以實現(xiàn)指紋支付的近場通訊模塊和指紋傳感器。iWatch背后的四個環(huán)狀傳感器，原理是通過LED光照射到皮膚上形成反射，以此判斷血管的運動、檢測佩戴者的脈搏。
不僅僅是手機，在汽車、家用電器、可穿戴設(shè)備上，以及工業(yè)自動化領(lǐng)域，越來越多的傳感器成為機器的“耳目”。
普通公眾了解甚少的是，即將給人們生活方式帶來更大變化的物聯(lián)網(wǎng)，其最核心的基礎(chǔ)技術(shù)也是傳感器。有科學(xué)家預(yù)言，傳感器將像“人體的五官”一樣，在未來充滿各個領(lǐng)域和空間。
當(dāng)下，隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的開啟，各式各樣的傳感器正成為無處不在的神經(jīng)元，全球?qū)τ趥鞲衅鞯男枨笠查_始呈現(xiàn)爆發(fā)性的增長。但是，在這一次盛宴開啟的前夜，業(yè)界又遺憾地發(fā)現(xiàn)，中國似乎又落伍了。
在傳感器巨頭享受它們“厚積薄發(fā)”帶來的收益時，中國企業(yè)如何從中分一杯羹?
模仿人體五官
“傳感器就好像是人的五官。”中科院微系統(tǒng)所傳感技術(shù)聯(lián)合國家重點實驗室主任李昕欣對財新記者說，人類在計算機的時代，解決了大腦的模擬問題，相當(dāng)于用0和1實現(xiàn)了信息的數(shù)字化，利用布爾邏輯解決問題;現(xiàn)在是后計算機時代，開始模擬五官。
傳感器(transducer、sensor)往往又被稱為換能器，功用是把其他信息轉(zhuǎn)換為電信號。它通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。可以說，是傳感器讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。
傳感器的發(fā)展，最早是來自工業(yè)自動化的推動。
出于提高效率的目的，工業(yè)生產(chǎn)開始由中央控制室控制各個生產(chǎn)節(jié)點上的參量，包括流量、物位、溫度和壓力四大參數(shù)，催生了傳感器的發(fā)展。這個趨勢從上世紀70年代開始，到現(xiàn)在也是傳感器應(yīng)用最多的一種形式。
清華大學(xué)精密儀器系教授董永貴告訴財新記者，在傳感器這一概念“出現(xiàn)”之前，早期的測量儀器中其實就有傳感器，只不過是以整套儀器中一個部件的形式出現(xiàn)。所以，中國在1980年以前，介紹傳感器的教科書叫做“非電量的電測量”。
傳感器概念的出現(xiàn)其實是測量儀器逐步走向模塊化的結(jié)果。此后，傳感器從整套儀器系統(tǒng)中獨立出來，單獨作為一個功能器件進行研究、生產(chǎn)、銷售。
根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器兩大類。物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，將被測信號量的微小變化轉(zhuǎn)換成電信號，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。
化學(xué)傳感器則是以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器。近年來，出現(xiàn)了利用各種生物特性做成的生物型傳感器，用以檢測與識別生物體內(nèi)化學(xué)成分。
在董永貴看來，嚴格來說傳感器不算是一個單純的學(xué)科方向，因為各個學(xué)科都有研究傳感器的。依據(jù)新發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象、化學(xué)效應(yīng)制造的新的傳感器，實際上是對別的專業(yè)基礎(chǔ)研究成果的二次開發(fā)。
他說，伴隨電子電路技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的測量問題集中到了傳感器這一環(huán)節(jié)上。最終，傳感器的性能決定了整套測量儀器的性能。“這是傳感器發(fā)展最重要的推動力。”
“模擬人的五官”，只是傳感器的一個比較形象的說法。傳感器技術(shù)發(fā)展相對成熟的，還是工業(yè)測量中經(jīng)常用到的如力、加速度、壓力、溫度等物理量。對于真實人的感覺，包括視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺，從傳感器的角度來看，大部分不是很成熟。
“視覺、聽覺可認為是物理量，相對好一些，觸覺就比較差一些，至于嗅覺及味覺，由于涉及到生物化學(xué)量的測量，工作機理比較復(fù)雜，遠未達到技術(shù)成熟的階段。”他說。
