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传感器作为电子设备的“感知器官”已经渗入到我们日常工作生活中。就我们所熟知的智能手机中包含的传感器都有好几种，如光线传感器、重力传感器、三轴陀螺仪、距离传感器等。当然，这仅仅是传感器应用的一个小例子而已。传感器应用已经涉及到各行各业中，从天上飞的神舟飞船到地上跑的汽车，从高新科技产品到平常百姓家中的家电……
也许你已经熟知温度传感器湿度传感器光敏传感器，也有可能你还不知道什么是三轴陀螺仪！不管怎样，今天小编给大家带来的是全新的传感技术，且看本期前沿传感技术集锦。
首先，我们来看看那些与生命建康息息相关的传感技术。从PM2.5说起，让我们来看看能测量空气中粉尘浓度的粉尘传感器。
粉尘传感器：珍爱生命 远离PM2.5
粉尘是指悬浮于空气中的固体颗粒物。在工业生产中容易产生大量粉尘，如冶金、机械，建材、轻工，电力等工业就容易产生粉尘。粉尘根据其大小常分为总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）等。环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物通常简称细颗粒物，即我们常听到的PM2.5。PM10则是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物。PM2.5细颗粒物直径小，在大气中悬浮的时间长，传播扩散的距离远，且通常含有大量有毒有害的物质，因而对人体健康影响更大。
在中国，特别是工业发达城市中，空气质量已经成为严重问题，为了使室内有干净安全的空气，空调机的除尘功能已显得必不可少，除了给空调机加上空气过滤器，更重要的是要加入粉尘传感器，如GE的粉尘传感器，能同时监测PM2.5和PM10粉尘，用它随时监测室内外空气中粉尘的浓度，空调机根据粉尘传感测试的数据，在需要的时候更新室内的空气，并控制风扇的进风量，以达到清洁室内空气，以及节能环保的目的，粉尘传感器在民用空调机中的应用也将必不可少。
虽然有了粉尘传感器这一个强大助力，让我们可以有意识的远离粉尘污染严重期，然后这也只是治标不治本的方，长期以往，当污染无处不在时，我们将远处可藏，所以最根本的解决之道还在于环境治理。接下来，我们再来看看另一个与环境相关的传感器。
国产新型二氧化硫传感器：高灵敏、低成本
前段时间，东北师范大学物理学院发布消息，在国家自然科学基金、国家重大科学研究计划和教育部资助下，东北师范大学物理学院教授刘益春团队的课题组利用有机微纳单晶，构造出了一种具有高灵敏度、低检测下限、快速响应及完全恢复特性的室温工作新型二氧化硫传感器。其相关成果已发表在国际学术期刊《先进材料》上，并被选为封面文章进行长篇幅重点报道。
众所周知，二氧化硫是空气中最为严重的污染物之一，严重损害环境及人类健康。因此，对于二氧化硫的监测检验成为控制其污染的先决条件。然而，此前的各种传感器检测和监控系统由于造价昂贵致使难以推广。而东北师范大学的此项二氧化硫传感器研究成果成功地实现了通过廉价的半导体传感器检测和监控低浓度的二氧化硫的目标，同时成本较低，使得其应用推广成为可能。
据了解，廉价半导体传感器检测和监控低浓度二氧化硫一直面临着很大挑战。而东北师范大学该课题组利用场效应晶体管电流集中在极薄导电沟道层的特点，采用悬空酞菁铜微纳单晶为半导体，制备新型空气间隙绝缘层场效应晶体管，用于二氧化硫探测，使场效应晶体管最敏感的导电沟道层直接暴露于二氧化硫中，在国际上首次实现了0.5ppm量级二氧化硫的半导体器件室温高灵敏检测，分辨率达100ppb，可满足二氧化硫测试实用化的要求，为新型实用化半导体二氧化硫传感器研究提供了全新的研究思路。
还是那句话，保护环境，人人有责。现在我们来见识下能预知疾病的传感器。
哮喘触发器：能预警哮喘的传感器
美国电信运营商AT&T测试了名为哮喘触发器的传感器。这款机器可以监测空气中挥发性有机化合物。
该传感器通过ZigBee技术连接到智能手机、平板电脑或者个人电脑，并将数据传输到AT&T的医疗信息交换平台（又名医疗保健社区在线Healthcare Community Online），从而为人们提供指定地理区域的危险系数。AT&T表示，根据美国哮喘与过敏基金会的数据，由于哮喘症状，美国每天有27000名成年人不能工作，36000名儿童不能上学。
AT&T实验室研究员Bob Miller说：“必须要有软件、连接装置以及网络，以便将传感器数据编译成医生、护理者和患者能识别的形式。这就是为何需要AT&T研究人员参与的原因。传感器本身是终端到终端测量、无线传输、数据储存以及分析系统的一部分。
该传感器目前处于雏形阶段，最终将成为应用范围更为广泛的个人远程医疗生态系统的一个组成部分。按照Miller的说法，它是未来医疗保健的范例，传感器以及计算机辅助分析系统将变得越来越普遍。
生命健康的话题或许有点沉重，接下来我们轻松轻松，拍照摄影秀美图。我们来看看那些相机里的前沿传感技术。
压缩传感 无透镜摄像机问世
这种摄像装置使用了一种名为压缩传感的技术，这项技术依靠的是假设许多普通的测量值有大量冗余。因此只需要少量仔细筛选的测量值就可能获得同样的数据。
研究团队称，无透镜压缩成像的结构是值得推荐的，它能够减少尺寸、成本以及复杂性。
这种技巧需要了解保留哪些测量值以及如何对它们进行组合。这项技术有可能彻底改变传统的光学成像，传统的光学成像依靠透镜创建图像而且使用感光胶卷记录光线。
贝尔实验室的装置相当简单。它由一个允许光线通过的LCD显示屏和一个能探测三种光线色彩的单一传感器组成。这个原型是由市场上可以买到的廉价部件打造的。使用这种方法拍摄有着许多好处。首先没有透镜会减少成本和复杂性。此外，没有场景会模糊不清，图像的清晰度只由光圈部分决定。它也能被用于拍摄其它光谱范围的照片，比如说红外线或者毫米波。
LCD显示屏上让光线通过的一些开口是随意打开的。光孔的不同排列能够拍摄不同的场景。快照拍摄的越多，影像就越丰富。它也可能使用正常照片所需要数据的一小部分就创建出一张完整的照片。研究团队拍摄了大量的物体，包括书本和睡觉的猫，只使用了他们记录数据的25%。研究团队在论文中写到：“无透镜压缩成像的结构是值得推荐的，它能够在减少尺寸、成本以及复杂性的同时，构建出简单、可靠的成像设备。”研究团队声称，使用这种结构的设备能够被用于监测，或者可以用于提取特性，比如说移动物体的速度等。
松下富士造有机图像传感器
根据众多国外媒体报道，日本富士与松下在官方上发布消息，共同宣布了全新格式的有机CMOS影像感应技术获得成功研发。
据悉，这种技术具备了独特的优势。它使用的有机光电转换层取代传统的矽光电二极管、不但使得它的体积更薄，光线的入射角度也从30-40度提升到了60度左右，更易于还原真实色彩。
另外，目前传统的CMOS图像传感器，每个像素点都被环型电路包围，占用一定的成像立面。而这种新型有机CMOS，所有像素点的受光面积都能达到约100%，因此整体的感光性能可能提升1.2倍以上。
石墨烯传感器 比传统提升一千倍
关于石墨烯强大的功能，我们已经不是第一次听说。无论是作用于油漆、环境污染治理、研发耳机等等，几乎任何我们能够想到的领域都会出现这一材料的身影。这一次，它又将自身的优势发挥在了拍照领域。新加坡南洋理工大学助理教授 Wang Qijie 和他的研究小组精心研制了一片石墨烯传感器。这一传感器能够检测广谱光，捕捉和持有光生成电子粒子的时间比大部分传感器更长，捕捉光线的能力比传统传感器强 1000 倍，且消能也低 10 倍；
利用这类传感器还可以在光线较少的情况下捕获更清晰的照片。值得一提的是，这类传感器将比传统传感器(次级 CMOS 传感器和 CCD 传感器 )便宜 5 倍。
王教授表示：“研发这一传感器时，我们将当前的制作实践经验牢记于心。这意味着工业在原则上可以继续利用 CMOS 工艺（这也是大部分电子领域的工厂广泛使用的技术。）继续生产相机传感器，而制造商可以利用我们研发的纳米材料传感器轻而易举地取代现有基础材料。”
这一新研发的传感器将有机会应用于红外拍摄、交通超速拍照、卫星地图等等许多相关设备。研究团队正致力于将其开发成为商业产品。我们也非常期待这一全新研发产品能更快造福人类。
最后，我们来看看纳米及生物领域的传感技术。
以色列研制出高级生物计算机传感器
以色列科学家成功研制出新的生物计算机传感器。生物计算机接受DNA或酶等生物分子信息，并能在处理之后输出与生物分子有关的数据。通过设计不同的DNA分子，就能对这种生物计算机进行编程，用以解决不同的问题。
生物计算机可能为生物科技如基因疗法和克隆领域带来重大突破。
纳米生物技术打开传感器未来发展之门
从细菌到人，所有生物都在使用“生物分子开关”来监测环境。此类“开关”，即由RNA或蛋白制成、可改变形状的分子。这些“分子开关”的诱人之处在于：它们很小，足以在细胞内“办公”，而且非常有针对性，足以应付非常复杂的环境。
受到这些天然“开关”的启发，纳米生物传感器应运而生。
生物传感器是用固定化的生物体成分，如酶、抗原、抗体、激素等，或者是生物体本身的细胞、细胞器、组织等作为传感元件制成的传感器。
按所用分子识别元件的不同，生物传感器可分为酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞器传感器、免疫传感器等；按信号转换元件的不同可分为电化学生物传感器、半导体生物传感器、测热型生物传感器、测光型生物传感器、测声型生物传感器等。
其中，电化学生物传感器由于具有体积小、分辨率高、响应时间短、所需样品少、对活细胞损伤小等特点，广泛应用于医药工业、食品检测和环境保护等领域。
如今，纳米技术的介入更是为电化学生物传感器的发展提供了新的活力。
低维有机材料助推纳米生物传感器
纳米技术和生物技术是21世纪的两大领先技术，在这两者之间存在着许多技术交叉。其中，纳米生物传感技术将有望成为新兴产业。它是一个由生物、化学、医学、物理、电子技术等多种学科相互渗透形成的研究领域。纳米生物传感器具有选择性高、分析速度快、操作简易和仪器价格低廉等特点，而且可进行在线甚至活体分析，在临床诊断、环境监测、食品工业等方面得到了高度重视和广泛应用。在以往的研究中，纳米技术引入生物传感器领域后，提高了生物传感器的灵敏度和其它性能，并促发了新型的生物传感器。因为具有了亚微米尺寸的换能器、探针或者纳米微系统，生物传感器的各种性能大幅提高。
据国际知名期刊Advanced Materials报道，中国科学院化学研究所光化学院重点实验室赵永生课题组制备了一种更加先进的可以重复使用的电化学发光纳米生物传感器。电化学发光纳米生物传感器作为一种有价值的检测装置，其在检测应用中已经得到越来越多的关注。电化学发光具有高的稳定性以及低的背景信号，因此，电化学发光引起了科学家的极大兴趣。同时，可再生的电化学发光传感器受到了广泛的研究，因为这种可再生的传感器不仅可以降低反应试剂的消耗，还能简化实验设计。通过电化学氧化和还原的纳米材料在电极表面可以和共反应剂反应，从而产生电化学发光。该课题组研究人员在电化学发光传感体系中引入钌联吡啶(Ru(bpy)32+)纳米线作为发光探针修饰电极，并通过还原氧化石墨烯(RGO)有效增强电化学发光，实现了对生物分子多巴胺的高效、灵敏的检测。这项研究还证明，高比表面积的一维纳米材料可以用于制备电化学发光传感器，这就有可能使传感器的灵敏度更高、尺寸更小、响应更快，以及对被测样品的需求量更少。
在此之后，该课题组又制备出有机核/壳纳米结构的纳米生物传感器。研究人员用9， 10-二苯乙炔基蒽(BPEA)单晶纳米线作为芯层，用对H2O2敏感的过氧草酸酯衍生物CPPO作为壳层，化学发光的实验证明了壳层对H2O2气体有超灵敏和高选择性的响应。在此基础上，科学家们还利用核壳之间的消逝波耦合有效地放大了CPPO与H2O2气体的化学反应，构筑了BPEA@CPPO光波导传感器，从而实现了对H2O2气体的快速、高灵敏、高选择性的原位检测。这项研究进一步凸显了利用高比表面积的一维纳米材料制备生物传感器，可以提高传感器的灵敏度。
该实验室的研究人员强调称，这些研究结果为低维纳米材料制备生物传感器研究提供了重要的理论和实验依据。下一步他们将利用一维纳米材料构建纳米光子学生物传感器相关器件，实现纳米材料，光子学以及生物学三者的完美结合。
先进的传感技术能使电子产品更加智能，相信不久的将来，我们今天看到的这些传感技术会给我们的日常工作、生活带来更多的便利。
