卡內基梅隆大學(CMU)的研究人員構想出了一種“能說話的牆”，他們認為那些巨大的空白牆面有點浪費，於是開始思考是否可以更好的利用牆壁，比如感知人類的觸覺，學會手勢，甚至在一個空間裡監控裝置的使用。他們首先將磁帶以縱橫交錯的方式中繞過牆壁，然後在上面塗上兩層導電塗料，在表面形成一個菱形的電極柵格。然後，將磁帶取下，並用電極連線塗料，然後用一層標準乳膠塗料塗在牆上，作為保護和美觀之用。

這種電極牆有兩種應用。第一種是電容式觸控板，當有人觸碰牆壁時，他們的手指會在接觸的時候扭曲牆壁的靜電場。因此，至少從理論上來說，使用者可以在喜歡的地方放置一個虛擬的電燈開關或恆溫器，當手接近牆時，系統可以識別他們的動作手勢作為輸入控制。

另一個應用是作為一個巨大的電磁感測器。在這種情況下，電極牆作為一種被動天線，可以接收房間內開關的電器發出的電磁場，由於不同的裝置會發出獨特的電磁場，系統能識別正在使用的裝置以及它們在房間中的位置。同樣，如果一個人碰巧戴著一個帶有電磁訊號的裝置，系統就能跟蹤他們的位置。

CMU人機互動研究所的助理教授克里斯·哈里森說:“牆壁通常是房間裡最大的平面，但除了分隔空間之外，我們對它們的利用並不多，隨著人機互動的發展，牆壁將對我們的生活和工作環境有更大幫助。”

　　隨著感測器技術的日臻發展，越來越多的感測器開始應用於智慧家居領域，並在系統中發揮著日益重要的控制判斷作用。溫溼度、光照度、人體紅外、門窗磁、水浸、煙霧、氣體等各類感測器裝置的有機整合構建起智慧家居的整合感知網路，在智慧家居系統中以資料體現。在可以想象的空間中，未來智慧家居能夠實現的人性化應用中，感測器的採集能力一定將超越於人類本身所能感知的一切。本站特別推出感測器應用專題，從感測器技術與應用功能角度帶來詳細解讀。

　　什麼是感測器?

　　感測器其實就是一種檢測裝置，能感受到被測量的資訊，並能將感受到的資訊按一定規律變換成為電訊號或其他所需形式的資訊輸出，以滿足資訊的傳輸、處理、儲存、顯示、記錄和控制等要求。感測器門類繁多，從原理上可以分為物理量、化學量、生物量三大門類，每一個門類中又有著很多小類。而目前工業生產、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程、甚至文物保護等眾多領域都需要用到感測器，可以說，幾乎每一個現代化專案中，都缺少不了感測器。

　　MEMS感測器

　　感測器發展到現在，小型化、智慧化、整合化已經成為了一種趨勢。MEMS全稱是微型電子機械系統，微機電系統是指可批次製作的，將微型機構、微型感測器、微型執行器以及訊號處理和控制電路、直至介面、通訊和電源等集成於一塊或多塊晶片上的微型器件或系統。

　　MEMS感測器是採用微電子和微機械加工技術製造出來的新型感測器。用MEMS工藝製造感測器、執行器或者微結構，具有微型化、整合化、智慧化、成本低、效能高、可大批次生產、產能高、良品率高等特點。MEMS感測器作為國際競爭戰略的重要標誌性產業，以其技術含量高、市場前景廣闊等特點在世界各國廣泛應用。近十年來，中國MEMS感測器產業生態系統也正逐步完善，從研發、設計、代工、封測到應用，完整產業鏈已基本形成。

　　感測器分類

　　感測器通常據其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、溼敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。而與人類感覺器官相似，感測器也可以分為：

　　·觸覺——壓敏、溫敏、流體感測器

　　·嗅覺——氣敏感測器

　　·視覺——光敏感測器

　　·聽覺——聲敏感測器

　　·味覺——化學感測器

　　按被測物理量分為：力、壓力、位移、溫度、角度感測器等。

　　按照感測器的工作原理分為：應變式感測器、壓電式感測器、壓阻式感測器、電感式感測器、電容式感測器、光電式感測器等。

　　按照感測器轉換能量的方式分為：

　　·能量轉換型：壓電式、熱電偶、光電式感測器等;

　　·能量控制型：電阻式、電感式、霍爾式等感測器以及熱敏電阻、光敏電阻、溼敏電阻等。

　　·按照感測器工作機理分為：

　　·結構型：電感式、電容式感測器等;

　　·物性型：壓電式、光電式、各種半導體式感測器等。

　　·按照感測器輸出訊號的形式分為：

　　·模擬式：感測器輸出為模擬電壓量;

　　·數字式：感測器輸出為數字量，如編碼器式感測器。

　　根據能量轉換原理可分為：

　　·有源感測器：有源感測器將非電量轉換為電能量，如電動勢、電荷式感測器等;

　　·無源感測器：無源程式感測器不起能量轉換作用，只是將被測非電量轉換為電引數的量，如電阻式、電感式及電容光煥發式感測器等。

　　智慧家居主流感測器應用分類

　　在智慧家居應用中，傳統的與匯流排相連的感測器價格昂貴，感測器組網的開銷成本巨大，在一些區域佈線困難，且不同型別的感測器和控制系統的軟硬體之間協議不相容。因此，隨著無線感測器網路技術的發展與成熟，無線感測器網路產品開始憑藉自身獨特的優勢，開始逐步替代傳統有線感測器產品，並滲入到智慧家居領域的各個環節。

　　溫溼度感測器

　　溫度感測器主要用於探測室內、室外環境溫度。家庭環境中應用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度係數不同分為正溫度係數熱敏電阻器(PTC)和負溫度係數熱敏電阻器(NTC)。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現出不同的電阻值。正溫度係數熱敏電阻器(PTC)在溫度越高時電阻值越大，負溫度係數熱敏電阻器(NTC)在溫度越高時電阻值越低，它們同屬於半導體器件。

　　溼度感測器主要用於探測室內、室外環境溼度。溼敏元件是最簡單的溼度感測器。溼敏元件主要有電阻式、電容式兩大類。溼敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感溼材料製成的膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感溼膜上時，元件的電阻率和電阻值都發生變化，利用這一特性即可測量溼度。溼敏電容一般是用高分子薄膜電容製成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚醯亞胺、酪酸醋酸纖維等。當環境溼度發生改變時，溼敏電容的介電常數發生變化，使其電容量也發生變化，其電容變化量與相對溼度成正比。

　　紅外感測器

　　存在於自然界的物體，如人體、火焰、冰塊等物都會發射紅外線，但波長各不相同。人體溫度為36～37攝氏度，所發射的紅外線波長為9～10微米，屬遠紅外區;400～700攝氏度的發熱體，所放射出的紅外線波長為3～5微米，屬中紅外區。熱釋電紅外感測器不受白天黑夜的影響，可晝夜不停地用於監測，廣泛地用於防盜報警。

　　高熱電係數的材料，常見的有鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等。熱釋電人體紅外感測器一般都採用差動平衡結構，由敏感元件、場效電晶體、高值電阻等組成。

　　煙霧感測器

　　煙霧探測器是主要響應燃燒或熱解產生的固體、液體、微粒、即煙霧粒子的探測器，主要用來探測可見或不可見的燃燒產物及起火速度緩慢的初期火災。可分為離子型、光電型、鐳射型和紅外線束型四種。

　　PM2.5粉塵感測器

　　粉塵感測器一般採用光學方式進行測量，其工作原理是光照射粒子時，不同尺寸和濃度的粒子會有不同的散射影象，透過散射光分佈的檢測就能測量粉塵濃度的具體情況。

　　可見光感測器

　　可見光感測器主要用於測量室內可見光的亮度，用於調整室內亮度。感測器將光訊號轉化為電訊號輸出。透過感測器的檢測和驅動控制可實現：室內光亮充裕時，預設燈具開關主動閉合;而室內光度不足時，預設燈具開關可主動開啟。

　　熱釋電紅外感測器

　　它可把波長10微米左右的紅外訊號轉化為電訊號，當沒有人體移動時，感應器檢測到的只是場所的背景溫度，如果有人體進入探測區，透過菲涅爾透鏡，感應器探測到的是人體溫度和背景溫度的差異值。熱釋電紅外感測器可廣泛用於自動報警裝置、感應水龍頭、自動沖水馬桶、自動照明和自動窗簾等。

　　氣敏感測器

　　現如今，空氣質量越來越成為人們關心的問題，因此無線氣體感測器吸引了越來越多廠商的興趣。氣敏感測器可以檢測空氣中特殊氣體的成分含量，感測器利用聲表面波速和頻率與外界環境變化有正相關特性原理製作，即當氣敏膜與待測氣體相互作用，使氣敏膜膜層質量與導電率發生變動，引發壓電晶體聲表面的波頻率產生漂移;氣體濃度變化，膜層質量和導電率變化大小也發生變化。透過探測聲表面波頻率改變就可以準確的反應氣體濃度的變化。

　　聲音感測器

智慧家居中應用的感測器有環境感應器，風雨感應器，煤氣感應套裝，紅外感應裝置和門磁。

環境感應器主要是用來感應家中的溫度和溼度，從而控制家中的電器來達到你設定的溫度和溼度。

風雨感應器是裝在室外，感應到風雨的來臨，自動控制家裡的窗戶關閉。

煤氣感應裝置，感應家中的煤氣有沒有洩漏，如果有就會自動報警，並可以控制開啟廚房門窗，開啟廚房裡的排風扇。

紅外感應和門磁裝置，一般裝在門上和進戶口。自己回家了可以自動幫你開啟家中的燈光和窗簾窗戶。還可以提醒你房門有沒有關好，自己出門了，家中有沒有別人闖入。

當然以後會會有更多的應用，也會發展得更好。