隨著各類技術(shù)的發(fā)展，在智能家居行業(yè)，越來越多新的體驗(yàn)也萌芽而生，以大屏為依托的大型智能客廳，也有很多新玩法。以VR游戲、XBOX等互動(dòng)游戲?yàn)榇?，這些設(shè)備都暗藏著各式各樣的傳感器，用于檢測用戶的位置、位移等參數(shù)，回傳給設(shè)備來達(dá)到互動(dòng)的目的。
首先簡單介紹傳感器的定義與分類
傳感器（sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。
簡而言之，其主要由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，敏感元件檢測信息，轉(zhuǎn)換元件將其信息轉(zhuǎn)換為傳輸所需要的信號(hào)。
傳感器的分類有很多類型，根據(jù)其物理工作原理的不同，可以將其大致分為電阻式、電容式、電感式、光電式、光柵式、熱電式、壓電式、紅外、光纖、超聲波、激光傳感器等。
以超聲波傳感器為例，簡述其測量原理
人耳能聽到的波的頻率為20-20KHZ，高于20KHZ的機(jī)械波我們稱為超聲波。由于聲波的傳輸在各個(gè)介質(zhì)中的速度不同，在介面上會(huì)產(chǎn)生反射和折射。
超聲波傳感器就是利用檢測聲波的反射，通過發(fā)射聲波和檢測反射回來的聲波，以達(dá)到測量的效果。
如圖a所示，超聲波可以在水下傳輸，可以測量水的深度；如圖b所示，其也可以在空氣中傳輸，碰到水面反射回來，測量與水面的距離。超聲波在各類介質(zhì)中的傳輸速度是已知的，我們便可以計(jì)算從發(fā)射到接收的時(shí)間，來確定距離s。
市場應(yīng)用
傳感器的種類非常多，在科學(xué)日新月異的今天，各個(gè)行業(yè)的需求對(duì)傳感器技術(shù)也起到了很大的推動(dòng)作用。
下圖是各個(gè)行業(yè)里面目前主要應(yīng)用的一些傳感器
在智能家居領(lǐng)域，其應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，主要有測光，測距，測溫等。比如我們?cè)诎滋旌屯砩峡措娨暤臅r(shí)候，可以通過對(duì)環(huán)境光的檢測來調(diào)節(jié)顯示屏的亮度；通過對(duì)用戶與設(shè)備距離的檢測來提醒用戶觀看距離的選擇是否科學(xué)。
智能傳感器
在某些場合，傳統(tǒng)的傳感器并不能滿足我們的要求，這時(shí)候?qū)鹘y(tǒng)傳感器與微型計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合到一起，于是傳感器便具有了信息檢測、信號(hào)處理、信息記憶、邏輯思維和判斷能力。
MEMS（Micro-Electro-Mechanical System），微型電子機(jī)械系統(tǒng)，也叫微機(jī)電系統(tǒng)，是指可批量制作的，將微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、各類接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。
總結(jié)起來，MEMS就是微機(jī)械+集成電路的組合。
舉個(gè)實(shí)例說明其應(yīng)用。
那就是我們的微鯨體感遙控器，體驗(yàn)過的用戶評(píng)價(jià)都很高，可以用它在客廳玩著各類的游戲。其所采用的是重力傳感器（g-sensor），又名加速度傳感器，它能夠感知加速度的大小。
加速計(jì)原理如下圖中的模型，一個(gè)質(zhì)量塊兩端通過彈簧進(jìn)行固定。在沒有加速度的情況下，彈簧不會(huì)發(fā)生形變，質(zhì)量塊靜止。當(dāng)產(chǎn)生加速度時(shí)，彈簧發(fā)生形變，質(zhì)量塊的位置會(huì)發(fā)生變化。彈簧的形變量隨著加速度的增大而增大。在彈簧的勁度系統(tǒng)k和質(zhì)量塊的質(zhì)量m已知的情況下，只要測量出彈簧的形變量，就可以求出系統(tǒng)的加速度。
G-sensor內(nèi)部有finger sets,用來測量產(chǎn)生加速度讀時(shí)質(zhì)量塊的位移。每一個(gè)finger set相當(dāng)兩個(gè)電容極板，當(dāng)有加速度時(shí)質(zhì)量塊會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而位移的變化會(huì)導(dǎo)致差分電容的變化。
具體的差分電容值的計(jì)算以及計(jì)算加速度的過程在g-sensor模塊內(nèi)部進(jìn)行，模塊直接輸出轉(zhuǎn)換后的值，G-sensor輸出值也不是直接的加速度值，它的計(jì)量單位是通常用g表示，1g代表一個(gè)重力加速度，即9.8。1g=1000mg。
在G-sensor的零點(diǎn)位置，G-sensor Z軸垂直向地，靜止放置在水平桌面上，此時(shí)G-sensor芯片是靜止的，雖然芯片整體加速度為0g，但是讀取其輸出值，X/Y軸輸出為0g，Z軸輸出為1g。因?yàn)閮?nèi)部質(zhì)量塊在重力加速度的作用下，產(chǎn)生了位移。不過在大部分g-sensor模塊中，這個(gè)零點(diǎn)位置的輸出值是可以校準(zhǔn)的，也稱為0g偏移量。
最終，模塊的位移和加速度等參數(shù)通過I2C/SPI等各類協(xié)議接口輸出至中央處理單元。
隨著機(jī)械加工技術(shù)的精進(jìn)以及微計(jì)算機(jī)技術(shù)的擴(kuò)充，相信過不了多久，會(huì)有更多更好的結(jié)構(gòu)工藝、更多形式多樣化的傳感器層出涌現(xiàn)。未來的智能傳感器市場，必然是一個(gè)百花齊放的世界。
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