传感器的动态测量 盘点6种传感器工作原理，直观易懂

盘点6种传感器工作原理，直观易懂

基于热敏元件的温度传感器工作原理主要通过测量物体或环境的温度变化来获得温度信息。常见的热敏元件包括热电阻和热敏电阻，当温度发生变化时，热敏元件的电阻值也相应变化，通过测量电阻值的变化可以推算出温度。

湿度传感器通常采用电容式原理工作。电容式湿度传感器由两个电极组成，介质是吸湿材料。当空气中的水分含量发生变化时，吸湿材料的湿度也会相应变化，进而改变电容值。通过测量电容值的变化可以计算出湿度值。

3. 压力传感器：

压力传感器一般采用压力敏感元件，如薄膜传感器或应变片等。当受力作用于这些元件时，其形状或尺寸会发生微小变化，通过测量这些变化，可以获得压力信息。薄膜传感器如薄膜电阻应变片，其电阻值会因受到应力而发生变化，通过测量电阻值的变化可以推算出压力。

4. 光照传感器：

光照传感器可以基于光敏二极管或光电二极管的光电效应来工作。当光照射到光敏元件上时，光敏元件的电阻或电流会有相应变化，通过测量这种变化，可以获得光照强度信息。

5. 加速度传感器 ：

加速度传感器常常采用微机械系统（MEMS）技术，利用微小的机械结构基于质量加速度原理工作。当发生加速度或震动时，传感器中的微小质量会发生位移，通过测量这种位移或反馈信号，可以计算出加速度或相关运动信息。

6. 磁力传感器：

磁力传感器基于霍尔效应或磁阻效应工作。常见的磁力传感器包括霍尔传感器和磁阻传感器。霍尔传感器通过测量磁场对霍尔元件引起的霍尔电压变化，来获得磁场强度信息。磁阻传感器则通过测量磁场对磁敏电阻引起的电阻变化，来获得磁场强度信息。

这仅仅是一些常见传感器的工作原理，实际上还有很多其他类型的传感器，每个传感器的工作原理都各有特点。

Prevent研发新型传感器，能精确测量头部撞击，帮助识别脑震荡

当运动员或士兵出现脑震荡时，最有效的做法是让他们离开赛场或退出行动，这样他们就可以快速恢复。然而对我们来说，与头部损伤有关的许多问题仍然是个谜，包括为什么一些撞击会导致脑震荡，而另一些则不会。

但新的测量设备正在开发之中，它可能有助于提供大量有关头部撞击的信息。通过实时对佩戴者发出警告，提醒他们退出比赛或军事行动，从而帮助保护运动员和士兵免受脑损伤。

（来源：PREVENT BIOMETRICS）

人们意识到头部损伤的真正风险已经有很长一段时间了。Prevent Biometrics 公司的 CEO 迈克·肖格伦（Mike Shogren）说：“10 年前，如果有人（的头部）受到了很大的冲击，他们仍会被要求站起来继续比赛或前进。而现在，减少头部撞击和了解脑震荡风险是体育和军队的关注重点。”

Prevent 是开发新传感器以精确测量和记录头部撞击的几家公司之一，这种技术将有助于识别潜在的脑震荡，并为相关研究提供数据。

该公司的首席科学官亚当·巴特契（Adam Bartsch）表示，科学家们长期以来一直试图测量头部创伤所涉及的冲击力。

他说：“几十年前，科学家们不得不使用所谓的‘戈德堡装置’来研究头部撞击。

他们有时会用到牙齿模具，模具上有一个硬板和比骰子稍大的传感器，还有一根 10 米长的线将其连接到计算机上。

佩戴者（受到冲击时）要咬住模具，但他们会流口水，收集的数据也不完美，但这是最好的设备了。”（注：戈德堡装置指的是那些旨在完成简单任务，但设计过于复杂的机械或装置。）

Prevent 公司开发的设备，名为撞击监测护齿器（IMM，Impact Monitoring Mouthguard），起初是在一家诊所构思出来的。它既是监测工具，也是有效的护齿器，佩戴者需将其放在口腔中。

它能计算撞击的力度、位置、方向和次数，然后通过蓝牙将数据传输到其他设备上进行评估。

目前，Prevent 公司正在使用该护齿器来研究降落伞着陆坠落（PLF，parachute landing falls）技术。

这是一种让跳伞员安全着陆而不会受伤的安全着陆技术，由美国陆军开发，作为其伞兵训练计划的一部分。该项目正以 2000 多名伞兵为研究对象。

正确的 PLF 技术可以吸收跳伞者双脚着地以及侧向翻滚时撞击地面的冲击力，从而将着陆冲击依次分布在小腿、大腿、臀部和背部。

但一个错误可能会使跳伞者的头向后摆动并撞击地面。护齿器上的传感器显示，这种情况发生的频率远高于任何人所以为的那样。

巴特契说：“我们在大约 5% 的跳伞落地中发现了明显的头部撞击，而（官方）公开的伞兵脑震荡事件发生率只有该数字的三十分之一。”

一系列测试证实，该护齿器记录的、可能导致脑震荡的事件，实际上已经造成了脑震荡。

在训练中，伞兵往往要在糟糕的着陆尝试后起身继续训练。因此，此前的官方数据只反映了那些无法独立站立的人的受伤情况。

同样，在体育运动中，运动员经常被鼓励“克服它”，而不是报告受伤情况。

眼下，Prevent 公司正在与橄榄球世界杯赛联合开展一个大型项目，该项目将监测球员状况，并允许教练将受伤球员带离球场并对他们进行评估。

针对拳击和长曲棍球等其他运动，还有包括 Biocore、ORB 和 HitIQ 在内的其他几种护齿器设备正在开发之中。

未来，Prevent 公司希望能够评估多次小冲击的总体影响，看看它们在什么情况下会造成严重的累积损伤。

肖格伦说：“了解除大冲击以外的总冲击量也很关键。这就像是拳击比赛一样，最后把你击倒的一拳，如果出现在第一轮，可能就不会把你击倒了。”

支持：Ren

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