智能家居基础元器件传感器

什么是智能家居的传感器，一言以蔽之，智能家居传感器就是用户的个人感官所获，在智能家居系统中以数据体现，如智能家居想要达到非常人性化的应用，传感器的采集能力一定要超越人类本身所能感知的一切。

简单理解，就是调整空调温度，在我们非常热的时候，自己会将温度设置得非常低，而智能家居传感器得知用户体质不适合将温度调低至20度以下，或者系统检测用户刚刚运动回家不适合低温，用户强制设置16度会进行一次否定或者警告，这一次温馨且准确的提示会预防用户的负面问题发生。

我们在家居环境中需要检测的数据可谓五花八门，都要靠各种传感器来捕获数据，如温度、亮度、声音、气体、压力，等等。如温度收集，系统可以自动启动家中的降温或取暖设备，让用户每天都能享受最舒适的温度；亮度收集，光敏传感器采集光照度，系统根据用户的需要达到最理想的亮度，而且当外界环境发生变化时还能自动调节，以达到节约电能的效果；声音收集，音频传感器接受音频信号转化成电信号，以实现用户语音的各项控制；气体收集，常见的湿度、有机挥发物、PM2.5、烟雾、燃气等物质检测，等等。

传感器是人工智能最基础的硬件，类似人类的感觉获取器官。大量的传感器即可实现“感知+控制”，而家庭自动化=感知+控制，这种层面的信息交互与人机交互，还需人的参与。而人工智能将人类的逻辑大脑赋予机器，实现“感知+思考+执行”，最终上升到这种层次。

家居传感器的监测方法多种多样，即使是最简单的温度传感器都有不同的检测机制与方法。例如，最常见的热电检测方法是将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合电路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小的电流，温度传感器热电偶利用此效应来工作。

又如可见光传感器是通过可见光的强度变化转换成电流或电压变化的元件，光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

再如常见的声音传感器是内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒，声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压，这一电压随后被转化成0~5V的电压，经过A/D转换被数据采集器接受，最终传送给计算机进行辨别。

传感器有多种多样的特性，也正是这些特性才使得监测原理的可行与检测结果的准确。如灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，主要依赖于传感器结构所使用的技术，大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阀限制（TLV-thresh-old limit value）或最低爆炸极限（LEL-lower explosive limit）的百分比的检测要有足够的灵敏性。还有稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%；选择性也被称为交叉灵敏度，可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的，因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性，理想传感器应具有高灵敏度和高选择性；抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时，探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下，传感器漂移和零点校正值应尽可能小。